専攻科 科目名 |
計算力学特論 |
JABEE科目 |
科目CODE 1016 |
学年・学科等名 |
第2学年 専攻共通 |
担当教員 |
江頭 竜(8010) |
単位数・期間 |
2単位・前期 |
総時間数 |
90時間(含:自学自習) |
教 科 書 名 |
なし |
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補 助 教 材 |
課題プリント |
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参 考 書 |
流体力学〔杉山・遠藤・新井 共著、森北出版株式会社〕 |
A 教育目標
近年、大型計算機の発達にともない、様々な物理現象の支配方程式である微分方程式の数値解法が盛んに行われるようになってきた。航空機分野でもスーパーコンピュータの進歩と数値計算法の開発にともない風洞実験に要する時間と費用は大幅に削減されてきている。ここでは流れ方程式の代表であるナビエ・ストークス方程式を例に、差分法の概念・手法と一般座標系を用いた計算概念について学ぶ。
B 概要
数値解析や計算力学で学んだ知識の復習から初め、放物型方程式やバーガーズ方程式を例題としてその解を差分法でもとめ、その際に問題となる解の誤差、解の安定性の問題をとりあげて、講義内容や数値実験結果をレポートにし提出する。
C 「環境・生産システム工学」教育プログラムによる学習・教育目標との対応
教育プログラム科目区分 |
学習・教育目標との対応 ( JABEE基準:c、d ) |
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基礎工学科目 力学系 |
A-2 (40%) |
D-1 (30%) |
D-2 (30%) |
D 学習上の留意点
応用数学で学んだ微分方程式の解法、数値解析で学んだ知識、計算力学で学んだ差分法の知識が基礎となる。課題の提出にあたっては、安定解析についての講義内容の理解、計算の手順、結果をグラフ表示し考察することが求められる。
E 評価方法
定期試験は行わず、安定性の解析、数値実験について各自の工夫などについてレポートを提出し到達度を評価する(100%)。
F 授業内容 講義:30時間,自学自習 60時間 総時間数 90時間
授業項目 |
時間 |
内 容 |
教育 プログラム |
1.流体力学の基礎方程式 |
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A-2, D-1, D-2 |
(1)連続の式 |
1 |
質量保存則を説明できる |
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(2)ナビエ・ストークス方程式 |
2 |
流体の運動方程式の特徴を説明できる |
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2.座標と格子 |
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A-2, D-1, D-2 |
(1)格子設計と問題点 |
3 |
流体現象と格子点は位置の役割を説明できる |
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(2)一般座標系 |
4 |
物体適合格子の意味を説明できる |
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(3)基礎方程式の座標変換 |
6 |
微係数を一般座標に変換できる |
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3.安定性理論 |
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A-2, D-1, D-2 |
(1)陽解法と安定性 |
6 |
陽解法の安定性が説明でき数値解をもとめることができる |
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(2)陰解法と安定性 |
8 |
陰解法の特徴を説明し、数値解をもとめることができる |
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課題レポート提出 |
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◆自学自習 |
60 |
日常の授業のノート整理と、レポートの課題の考察、準備のための勉強時間を総合し60時間程度の自学自習時間が必要となる。 |
A-2, D-1, D-2 |
G 関連科目 計算力学〔5年機械システム・制御情報工学科〕、数値解析(4年)、流体力学〔5年機械システム〕、
応用解析学T、U
旭川高専2008 |