2020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 | 計算空気力学 | ||
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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。 |
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授業形態及び 授業方法 |
(講義) 板書および講義資料(プリント)を併用して講義を行う。 |
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。 |
授業計画
第1回 | 授業科目の概要の説明を行う。シラバスの内容を確認の上、授業に臨むこと。 |
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第2回 | 常微分方程式の数値解法1:オイラー法を中心に初期値問題の数値解法を解説する |
第3回 | 常微分方程式の数値解法2:ルンゲ・クッタ法など精度の高い方法を解説する。さらに境界値問題についても解説する。 |
第4回 | 渦糸近似法:2次元非圧縮性ポテンシャル流れについて復習するとともに、この流れ(および2次元高レイノルズ数流れ)に適用可能で常微分方程式の数値解法の応用である渦糸近似法について概略を述べる。 |
第5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。 |
第6回 | 放物型偏微分方程式の差分解法:1次元熱伝導方程式の差分解法について原理を説明する。また安定性についても述べる。 |
第7回 | 双曲型偏微分方程式の差分解法:前回の続きで2次元熱伝導方程式について解説した後、1次元移流方程式や1次元波動方程式の差分解法について述べる。 |
第8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。 |
第9回 | 連立1次方程式の解法:大次元の連立1次方程式の数値解法について消去法と反復法の原理について解説する。 |
第10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。 |
第11回 | 流体の方程式の性質:流体力学の基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式について数値解法を適用するうえでのポイントについて述べる。 |
第12回 | 非圧縮性流体の数値計算法:非圧縮性2次元流れの標準的な解法である流れ関数・渦度法、非圧縮性3次元流れの標準的な解法であるMAC法について原理や特徴について解説する。 |
第13回 | 圧縮性流体の数値計算法:圧縮性オイラー方程式を例にとって、圧縮性流体の数値解法としてマコーマックの陽解法、流束ベクトル分離法について解説する。 |
第14回 | 種々の計算例:いままでのまとめとして、種々の流れに対する計算例を示す。 |
第15回 | 課題およびレポートの解説を行う。 |
その他
教科書 |
河村哲也 『流体解析の基礎』 朝倉書店 2014年
研究室などで用意してもらってください。
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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 |