計算流体力学

科目基礎情報

学校 沼津工業高等専門学校 開講年度 平成30年度 (2018年度)
授業科目 計算流体力学
科目番号 2018-827 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 医療福祉機器開発工学コース 対象学年 専2
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 教科書は特に指定しない. 参考図書:流体力学の数値計算法、藤井考藏、東京大学出版会
担当教員 松本 祐子

到達目標

1. 差分法を用いて偏微分方程式を数値的に解き、複合・融合領域の問題を分析できる. (B1-4)
2. 非圧縮性Navier-Stokes方程式の差分解法を説明できる.

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1 差分法を用いて偏微分方程式を数値的に解き、複合・融合領域の問題を分析できる.□差分法の基礎事項を説明でき、差分法を用いて偏微分方程式を数値的に解くことができ、その結果について安定性および収束性を説明できる.(確認試験評価、課題レポート評価の合計が64点以上に相当)□差分法の基礎事項を説明でき、差分法を用いて偏微分方程式を数値的に解くことができる.(確認試験評価、課題レポート評価の合計が48点〜63点に相当)□差分法の基礎事項を説明できず、差分法を用いて偏微分方程式を数値的に解くことができない.(確認試験評価、課題レポート評価の合計が48点未満に相当)
評価項目2 非圧縮性Navier-Stokes方程式の差分解法を説明できる. □非圧縮性Navier-Stokes方程式の差分解法を説明でき、境界条件・計算手順の説明ができる.(課題レポート評価が16点以上に相当)□非圧縮性Navier-Stokes方程式の差分解法を説明できる. (課題レポート評価が12点〜15点に相当)□非圧縮性Navier-Stokes方程式の差分解法を説明できない. (課題レポート評価が12点未満に相当)

学科の到達目標項目との関係

実践指針 (B1) 説明 閉じる
実践指針のレベル (B1-4) 説明 閉じる
【プログラム学習・教育目標 】 B 説明 閉じる

教育方法等

概要:
数値流体力学(Computational Fluid Dynamics; CFD)は、計算機の発達とともに著しく進化し、理論・実験にならぶ流体解析手法として多くの場面で利用されている。本講義では、偏微分方程式の数値解法、数値流体力学の基礎知識を習得することを目的とする。
授業の進め方・方法:
本講義では、数値流体力学の代表的な計算法の一つである差分法について学ぶ。講義で差分法の基礎について説明したのち、レポート課題として演習を行い理解を深める。
注意点:
※平成30年度は長期不在のため開講しません。平成31年度に開講します。
1.試験や課題レポート等は、JABEE 、大学評価・学位授与機構、文部科学省の教育実施検査に使用することがあります。
2.授業参観される教員は当該授業が行われる少なくとも1週間前に教科目担当教員へ連絡してください。
3.授業目標1(B1-4)が標準基準(6割)以上で、かつ科目全体で60点以上の場合に合格とする。評価基準については、成績評価基準表(別紙)による。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス 教育目標・授業概要・評価方法等の説明
2週 流体力学の基礎方程式
(1)連続の式
連続の式を導出でき、意味を説明できる。
3週 流体力学の基礎方程式
(2)運動方程式
運動方程式を導出でき、意味を説明できる。
4週 差分法の基礎
(1)差分法の概念
微分と差分の違いを説明できる。
5週 差分法の基礎
(2)精度
差分法の精度について説明でき、スキームの精度を求めることができる。
6週 差分法の基礎
(3)安定性
安定性について説明できる。
7週 差分法の基礎
(4)収束性
収束性について説明できる。安定性と収束性の判別ができる。
8週 双曲型方程式の差分解法 双曲型方程式を差分解法を使って解くことができる。
2ndQ
9週 放物型方程式の差分解法 放物型方程式を差分解法を使って解くことができる。
10週 楕円型方程式の差分解法 楕円型方程式を差分解法を使って解くことができる。
11週 確認試験
12週 非圧縮流れの差分解法(1) 差分法を使って非圧縮流れの基礎方程式を離散化できる。
13週 非圧縮流れの差分解法(2) 境界条件を設定できる。
14週 非圧縮流れの差分解法(3) 非圧縮流れの差分解法について手順を説明できる。
15週 まとめ これまでの授業内容を理解し、説明できる。
16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週

評価割合

試験課題レポート合計
総合評価割合2080100
基礎的能力2080100
専門的能力000