2024年 大学院理工学研究科 シラバス - 航空宇宙工学専攻
設置情報
| 科目名 | 流体力学特論Ⅴ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 航空宇宙工学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 河村 哲也 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 木曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | H43A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 航空分野で必須の数値流体力学（計算流体力学）の基礎を習得する。その結果、数値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。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 （講義) 講義資料（パワーポイント）を併用して講義・演習を行う。 |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
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。 |
授業計画
| 第1回 | エクセル付属のVBAの使い方の説明。具体的に関数のグラフをエクセルで描く | [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 |
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| 第2回 | 漸化式と連立１次方程式の反復解法 | [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3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4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 | [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6回 | 応用：減衰振動と渦糸の運動のプログラムを作成する | [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 | 偏微分方程式概論：２階の２変数の線形偏微分方程式を中心に、偏微分方程式の分類や、解の性質について述べる。 | [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 | 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9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。 | [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 | 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。 | [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 | 非圧縮性流体の数値計算法その１：流れ関数・渦度法について解説と演習 | [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ついて解説と演習 | [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 | 一般座標と格子生成法：複雑な形状をした領域で偏微分方程式を差分法を用いて解くには一般 座標を導入するのが便利である。一般座標によって基礎方程式がどのように変換されるかについて述べるとともに、複雑な領域における差分格子の作り方について解説する | [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、プログラムの作成をおこなう、 | [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15回 | 課題およびレポートの解説を行う。 | [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 |
その他
| 教科書 |
河村哲也 『流体解析の基礎』 朝倉書店 ２０１４年
自分で買う必要はありませんし、もっていることが必須でもありません。授業でわからないときに参照する程度と考えてください。図書館で借りたり、研究室などで用意してもらってください。また、数値計算入門（新訂版）サイエンス社ISBN978-4-7819-1421-3
（新訂版でなくてもよい）も参考書として使います
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
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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す。 |
| 質問への対応 | 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 |
到達目標の欄にも書きましたが最終的には簡単な流体解析のプログラムを組めるようになることを目指します。授業中にいくつかプログラムのひな形を配る予定なので、それを自分でコンピュータに打ち込んでください（手作業することで理解が深まります）。 |