2024年 理工学部 シラバス - 機械工学科
設置情報
| 科目名 | 数値熱流体工学 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 機械工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 河村 哲也 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F33T |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 機械工学分野で必須の数値熱流体工学の基礎を習得する。その結果、数値熱流体力学の原理が理解できるとともに、簡単なプログラムが組めるようになることを目標とする。なお、新型コロナウィルス流行状況により、黒板を使った対面授業が制限を受ける場合には、各自のPCを用いた演習も重視します。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
対面授業を行うとともに，その授業をWEBカメラを通じて同時にZOOMで配信するハイブリッド型授業で行う．講義資料を併用して演習を行う． |
| 履修条件 | 特にないが、大学初年級の微分積分の知識および流体力学の初歩を理解していること。 プログラミングの経験があることが望ましい。またエクセルの基本操作ができること が望ましい。 |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP3・5及びCP3・5に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | エクセル付属のVBAの使い方の説明と数値計算の基礎その１ | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | VBAに慣れるため簡単なプログラムを組んで表示する演習（自習）をおこなう レポート | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第3回 | 連立１次方程式の解法 | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第4回 | 補間法（ラグランジュ補間など）と数値積分法 レポート | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第5回 | 常微分方程式の数値解法１：オイラー法とルンゲ・クッタ法を中心に初期値問題の数値解法 | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第6回 | 常微分方程式の数値解法２：連立微分方程式と高階微分方程式の数値解法と応用 | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第7回 | 常微分方程式の数値解法３：線形２階微分方程式の境界値問題の数値解法 | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第8回 | 渦糸近似法 レポート | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第9回 | 双曲型偏微分方程式の差分解法：１次元移流方程式と１次元波動方程式の差分解法 | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第10回 | 放物型偏微分方程式の差分解法：１次元および２次元熱伝導方程式の差分解法 レポート | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第11回 | 楕円型偏微分方程式の差分解法：２次元ラプラス方程式、２次元ポアソン方程式の差分解法について解説する。レポート | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第12回 | 非圧縮性熱流体の数値計算法その１：流れ関数・渦度法について解説 | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第13回 | 非圧縮性熱流体の数値計算法その２：MAC法とフラクショナルステップ法について解説 | [事前学習] テキストの当該範囲を読み，理解できない点を明らかにしておく [事後学習] ノート，テキストで講義を復習し理解を深める | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第14回 | 理解度確認のために流体解析のプログラムを組む | [事前学習]いままでのレポートを復習しておく（120分） [事後学習]解答例を参照し，わからなかったところの理解を深める（120分） | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
| 第15回 | レポート課題および解説 | [事前学習]ノート，テキストで講義を復習しレポート課題に備える（120分） [事後学習]解説を参照し，わからなかったところの理解を深める（120分） | [事前学習] ２時間 [事後学習] ２時間 |
その他
| 教科書 |
河村哲也 『数値計算入門（新訂版）』 サイエンス社 2018年
ISBN978-4-7819-1421-3
もっていると便利だと思いますが必須ではありません
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| 参考書 |
河村哲也 「数値シミュレーション入門」 サイエンス社 ISBN978-4-7819-1134-2
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| 成績評価の方法 及び基準 |
何回かおきにレポートを課します。期末テストは１４週（半数）と１５週（残りの半数）の２回に分けて行います。レポート50％ 理解度確認試験50％ |
| 質問への対応 | 非常勤講師ですのでまずメールでお知らせください |
| 研究室又は 連絡先 |
kawamura@is.ocha.ac.jp |
| オフィスアワー | |
| 学生への メッセージ |
気楽に受講してください。授業中に配る資料にのせたプログラムは各自入力して動作を確認してみてください（やり方は講義で示します）。 |