| 開講学期／Course Start | 2019年度／Academic Year 前期／First |
|---|---|
| 開講曜限／Class period | 月/Mon 5,月/Mon 6 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | 機械航空創造系学科 |
| 対象学年／Year | 3年,4年 |
| 授業科目区分／Category | 教育課程 主専門教育科目 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 選択 |
| 授業方法／Lecture or Seminar |
講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 数値流体力学／Computational Fluid Dynamics |
| 単位数／Number of Credits | 2.0 |
| 担当教員名／Lecturer | 畠中 和明 |
| 時間割コード／Registration Code | C2715 |
| 連絡先／Contact | 畠中 和明(A207、TEL：0143-46-5354、e-mail：hatnac＠mmm.muroran-it.ac.jp) |
| オフィスアワー／Office hours | 畠中 和明(毎週月曜日10:00～12:00) |
| 実務経験／Work experience | 畠中 和明(企業において関連する数学知識を要する計測・制御ソフトウェア設計・製作に携わった在職経験及び流体関連シミュレーションソフトウェア設計・製作に携わった在職経験を有する) |
| 更新日／Date of renewal | 2019/09/27 |
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| 授業のねらい ／Learning Objectives |
航空宇宙工学においては,複雑形状周りの圧縮性流れの振る舞いの詳細を研究する必要がある．そのため従来の理論,実験に基づく研究手法に加えて,計算機の性能向上にともない,計算機を用いた数値流体力学（Computational Fluid Dynamics: CFD）が重要な役割を担うようになった．CFDを活用して流体の振る舞いを研究するためには,流体力学のみならず,計算機の利用上必要となる様々な知識を習得する必要がある．本授業では,流体力学の理論から計算機プログラムを作成して流体の運動を数値的に模擬する方法を説明する． |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
１. 物理現象は（偏）微分方程式で表現されることを理解する． ２．偏微分方程式を差分により離散的に表現して計算機で処理する事を理解する． ３．いくつかの特徴的な熱流体問題の数値解法を理解する． |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数：22.5時間 第 １ 週： 数値流体力学について－イントロダクション－ 第 ２ 週： 数値解析で扱う偏微分方程式の分類とそれぞれの物理的意味 第 ３ 週： 偏微分方程式の差分表示 － テイラー展開による方法 第 ４ 週： 編微分方程式の差分表示 － 多項式による方法 第 ５ 週： 陽解法と陰解法 第 ６ 週： 解の安定性 － フォンノイマンの安定性解析 第 ７ 週： 数値計算例 第 ８ 週： 中間試験 第 ９～１０ 週： Fortranの基礎 第 １１～１３ 週： 数値流体力学による流れの計算例 第 １４ 週： 計算結果の可視化手法 第 １５ 週： 数値流体力学の応用、課題提示 ※第9週目の中間試験前にも、時々小テストを実施するので準備（予習・復習）をしっかりとする事。 |
| 参考書等 ／Required Materials |
流体計算と差分法 桑原邦郎, 河村哲也編著 朝倉書店 2005(ISBN:9784254231052)
Computational fluid mechanics and heat transfer Dale A. Anderson, John C. Tannehill, Richard H. Pletcher Hemisphere ; McGraw-Hill 1984Computational fluid mechanics and heat transfer Dale A. Anders・・・(ISBN:891164715) |
| 教科書・参考書に関する備考 | 必要に応じてプリントを配布しながら、講義ノートに基づいて講義するので、必要と思う場合は、上記の参考書などを見て理解を深めると良い。 |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
小テスト及び中間試験結果（６０点満点）、レポート（４０点満点）を合計して、100点満点中60点以上を合格として単位を与える。 下記の到達度目標１から ３については、中間筆記試験＋小テストおよびレポートで評価する。 １. 物理現象は（偏）微分方程式で表現されることを理解する． ２．偏微分方程式を差分により離散的に表現して計算機で処理する事を理解する． ３．いくつかの特徴的な熱流体問題の数値解法を理解する． |
| 履修上の注意 ／Notices |
再試験は行わない．不合格の者は最履修すること． |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
数学,物理の知識が求められる．毎回内容をしっかりと理解し,疑問点を残さないことが大切であり,出席する事が基本であるが,出席するだけでは単位獲得は難しい． |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
航空宇宙システム工学コースの学習・教育目標の項目２．（航空宇宙システム工学分野に必要な様々な知識、技術の習得）および、項目５．（自発的、継続的に学習する能力を習得）に対応している。 期末試験により、これらの到達目標の達成割合を評価する。 |
| 関連科目 ／Related course |
本授業の基礎となる科目： 空気力学、流体力学、応用解析学Ⅰ 本授業で学ぶ知識等を必要とする科目：卒業研究Ⅰ、卒業研究Ⅱ |
| 実務経験のある教員による授業科目 ／Course by professor with work experience |
1.関連した実務経験を有している教員が担当する科目 |
| No. | 回（日時） ／Time (date and time) |
主題と位置付け（担当） ／Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 ／Methods and contents |
備考 ／Notes |
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| 該当するデータはありません | ||||
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Active learning 1-1 ／主体的学修（反転授業，小テスト，振り返り 等） |
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Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%未満 |
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Active learning 2-1 ／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等） |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |
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Active learning 3-1 ／深い学修（複数科目の知識の総合化や問題解決型学修 等） |
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Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |