大学院
過去（2017年度）の授業の情報です
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最終更新日：2024年4月22日
授業計画や教室は変更となる可能性があるため、必ずUTASで最新の情報を確認して下さい。
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数値流体力学入門
数値流体力学入門
Introduction to Computational Fluid Dynamics
非圧縮性流、圧縮性流、希薄流など各種流れ場の数値解析法について段階を踏んで解説する。CFDのプログラミング教室ではなく、この方法でどうしてうまく解けるのかといった、原理の理解が目的である。また、数値解法を通して、流体力学の基礎的性質の理解も得られるようにする。
The computational methods to solve various types of flows, i.e. incompressible flow, compressible flow, rarefied flow and so on, are explained in a step-by-step manner. The aim of this lecture is not to give a cooking book for flow calculations. The theories of the numerical schemes which work well in solving fluid flows are learned. In addition, the nature of fluid flow will be understood via computational simulation.
The computational methods to solve various types of flows, i.e. incompressible flow, compressible flow, rarefied flow and so on, are explained in a step-by-step manner. The aim of this lecture is not to give a cooking book for flow calculations. The theories of the numerical schemes which work well in solving fluid flows are learned. In addition, the nature of fluid flow will be understood via computational simulation.
時間割／共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
47110-27
数値流体力学入門
鈴木 宏二郎
月曜3限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
可
開講所属
新領域創成科学研究科
授業計画
１．はじめに（数値流体力学とその難しさ、差分法の基礎など）
２．非圧縮性流体の数値解法（MAC法とKawamuraスキーム、風上差分法）
３．衝撃波を含む圧縮性流れの数値解法（スカラー１次元双曲型偏微分方程式の数値解法（TVD法の導出）、有限体積法、リーマンソルバー、１次元圧縮性流体の数値解法）
４．多次元圧縮性流体問題への拡張（斜め衝撃波問題など）
５．圧縮性電磁流体の解法（理想MHD方程式の解法）
６．粒子的手法による流体解析（SPH法による天体の衝突問題）
７．DSMC法による希薄気体の数値解法
注）流体力学に関する基礎的な知識を持っていることが望ましい。学期末までには、FortranやCなどのプログラミング言語が読め、かつ書けるようになっていること。なお、講義中に示すサンプルプログラムはFortranで書かれている。
1. Introduction with some historical review of Compuational Fluid Dynamics
2. Numerical scheme for solving incompressible flows (MAC method, Kawamura scheme, the upwind method and so on)
3. Numerical scheme for solving one-dimensional inviscid compressible flows with shock wave (including numerical schemes of a scalar hyperbolic partial differential equation, theory of TVD scheme, finite volume method, Riemann solver and so on)
4. Numerical scheme for solving multi-dimensional compressible flows (Oblique shock wave problem)
5. Computation of Compressible Magnetohydrodynamics (Ideal MHD Eqs.)
6. CFD by particle method (SPH method for solving impact problem)
7. Numerical scheme for solvinf rarefied flows by DSMC method)
Note: Basic knowledge of Fluid Dynamics is assumed. Students are requested to become able to read and write a program language (Fortran or C) by the end of the semester. All the sample programs given in the lecture are written in Fortran.
授業の方法
配布した講義資料に従って講義を行う。
Lecture will be given based on the lecture notes provided to the class.
成績評価方法
講義の最後に、計算課題を出す。成績は出席と学期末レポートによって評価する。
Grades will be based on the attendance and the quality of the reports on exercises of flow calculation assigned at the end of the lecture.
教科書
講義資料を配布する。参考書については講義の中で適宜紹介する。
Lecture notes will be provided. The references will be introduced during the lecture.
その他
流体力学に関する基礎的な知識を持っていることが望ましい。学期末までには、FortranやCなどのプログラミング言語が読め、かつ書けるようになっていること。なお、講義中に示すサンプルプログラムはFortranで書かれている。
Basic knowledge of Fluid Dynamics is assumed. Students are requested to become able to read and write a program language (Fortran or C) by the end of the semester. All the sample programs given in the lecture are written in Fortran.
