WSJ20301 数値流体力学特論

広島大学シラバス

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年度 2024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

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) 金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 6 : 大学院専門的レベル

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
（学部生対象科目のみ）
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ）

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）

毎回レポートを提出してもらいます．試験は実施しません．各回の内容（深み）は理解度に応じて変更もあり得えます．

流体（空気や水など）をコンピューターで解くための基礎的/応用的な技術・方法・注意点について学びます．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きます．

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ます．

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）
復習のために，日本語による解説動画を毎回配信します．

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良いです．また，レポートについては，専門図書とWEB情報を利用すると良いです．日本語による解説動画を復習として利用すると良いです．

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．

成績評価の基準等毎回のレポート・演習（80点），授業への取り組み姿勢・態度（20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，原則英語です．但し，専門用語を日本語で説明することもあります．

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。

年度	2024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
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) 金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	6 : 大学院専門的レベル
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（学部生対象科目のみ）
到達度評価の評価項目（学部生対象科目のみ）
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）毎回レポートを提出してもらいます．試験は実施しません．各回の内容（深み）は理解度に応じて変更もあり得えます．流体（空気や水など）をコンピューターで解くための基礎的/応用的な技術・方法・注意点について学びます．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きます．
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ます．
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）復習のために，日本語による解説動画を毎回配信します．
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良いです．また，レポートについては，専門図書とWEB情報を利用すると良いです．日本語による解説動画を復習として利用すると良いです．
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	毎回のレポート・演習（80点），授業への取り組み姿勢・態度（20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，原則英語です．但し，専門用語を日本語で説明することもあります．
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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