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年度 2022年度 開講部局 先進理工系科学研究科博士課程前期先進理工系科学専攻輸送・環境システムプログラム
講義コード WSJ20301 科目区分 専門的教育科目
授業科目名 数値流体力学特論/ Advanced Computational Fluid Dynamics
授業科目名
(フリガナ)
スウチリュウタイリキガクトクロン
英文授業科目名 Advanced Computational Fluid Dynamics
担当教員名 陸田 秀実
担当教員名
(フリガナ)
ムツダ ヒデミ
開講キャンパス 東広島 開設期 1年次生   前期   1ターム
曜日・時限・講義室 (1T) 水5-8
授業の方法 講義 授業の方法
【詳細情報】
 
講義と演習
 
単位 2.0 週時間   使用言語 E : 英語
学習の段階 7 : 大学院発展的レベル
学問分野(分野) 25 : 理工学
学問分野(分科) 10 : 総合工学
対象学生
授業のキーワード SDG_13,SDG_14,SDG_15,Computational Fluid Dynamics 
教職専門科目   教科専門科目  
プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
 
到達度評価
の評価項目
 
授業の目標・概要等 流体力学の分野では,1970年代後半に始まったコンピュータの飛躍的な進歩により,流体の支配方程式(ナビエ・ストークス方程式)を数値的に解く方法が発展してきた.

今日では,理論,実験に比肩する第3の手法として,数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)という学問が確立され,それに基づく解析(商用)ソフトウェアを用いて,様々なモノづくりが行われている.

特に,航空機,船舶,自動車分野や環境・エネルギー分野に関連した数値流体力学の計算技術は,科学の真理の探究のみならず,実産業の基幹技術として利用され,その適用範囲は拡大傾向にある.

本講義では,数値流体力学の基礎理論・応用理論と技術を理解することを目指している.また,これらに必要なプログラミング技術やアルゴリズムの基礎知識を理解することを目指している.

授業の流れを以下に示す.
 
授業計画 第1回 数値流体力学の概要・適用分野・最新のCG技術
第2回 流れの基礎方程式と粘性理論(復習)
第3回 数値計算法の選択(FEM, FVM, BEM, FDMの比較)
第4回 数値計算法の選択1(種類と格子)
第5回 数値計算法の選択2(精度と誤差)
第6回 数値計算法の選択3(時間,空間の解き方)
第7回 連立1次方程式の解法(直接解法,反復解法) 
第8回 N-S方程式の解き方(MAC系解法)
第9回 N-S方程式の解き方(MAC系以外の解法)
第10回 乱流モデル(RANS)
第11回 乱流モデル(LES)
第12回 混相流,自由表面モデル
第13回 粒子法(SPH)
第14回 粒子法(MPS)
第15回 個別要素法(DEM)

複数回のレポートを提出してもらう.試験は実施しない.各回の内容は理解度に応じて変更もあり得る.

流体(空気や水など)をコンピューターで解くための技術・方法・注意点について,基礎的な内容を学ぶ.必要に応じて,学部で学んだ流体力学を復習しながら授業を進めていく. 
教科書・参考書等 配布資料(英語のみ,WEBからダウンロード),一部の補足資料は日本語もあり. 
授業で使用する
メディア・機器等
 
【詳細情報】 英語テキスト,配付資料(WEBからダウンロード) 
授業で取り入れる
学習手法
 
予習・復習への
アドバイス
第2~15回:配布する資料について予め目を通しておくとよい.また,レポートについては,専門図書とWEB情報を利用するとよい. 
履修上の注意
受講条件等
将来,実務設計でコンピューターを使用する機会がますます増えている.その基礎知識が不足のまま商用ソフトを使用することは,設計ミスの大きな原因となる.どのような支配方程式が,どのようにコンピューターで解かれ,解の精度がどの程度か,しっかりと理解するための講義である. 
成績評価の基準等 2~3回程度のレポート(50点)と授業への取り組み姿勢(50点)の合計100点で評価する. 
実務経験  
実務経験の概要と
それに基づく授業内容
 
メッセージ 出席回数が2/3に満たない学生は成績評価において欠席と判断する.
また,遅刻状況によっては出席扱いとならない場合もあり得る.
レポートの遅延は受け付けない.
 
その他 配布テキストは,全て英語です.但し,日本語の補足資料もあわせて提供します.
説明は,原則英語となります(専門用語を日本語で説明することもある). 
すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 
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