2017年度 計算熱流体力学   Computational Thermo-Fluid Dynamics

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開講元
機械コース
担当教員名
堀内 潔  肖 鋒 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
木5-6(G111,W241)  
クラス
-
科目コード
MEC.F431
単位数
1
開講年度
2017年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2017年4月6日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

熱流体力学は機械工学における諸問題を扱う上で根幹となる重要な専門分野であり、この講義では、学部で習得した熱流体力学の基礎の工学的な応用への展開を目指し、熱流体力学における数値計算法に利活用できる能力を身に付けます。

到達目標

非圧縮流れ,圧縮性流れなど熱流体問題の数値計算法について,差分法および有限体積法を中心に基礎から応用まで修得できることを到達目標とします。

キーワード

非圧縮性流、圧縮性流、数値解析、離散化スキーム

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力

授業の進め方

本講義では、支配方程式の説明に続き,ポアソン方程式の解法,移流項の取り扱い(風上法),時間前進法などについて述べた後,非圧縮流れの標準解法を説明します。さらにTVDスキームなど圧縮性流れの計算手法について説明して,多相流シミュレーションなど計算流体力学分野の新発展についても概要を述べる。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 熱流体の支配方程式、偏微分方程式(拡散方程式、波動方程式)の基礎 偏微分方程式の基礎事項
第2回 偏微分方程式の離散化手法の概要(差分法・有限体積法、時間前進法) 離散化手法の基礎
第3回 離散化スキームの安定性解析と打切り誤差解析 安定性解析と打切り誤差解析の基礎
第4回 非圧縮性流体の基礎方程式と特徴 非圧縮性流体の特徴
第5回 非圧縮流れの数値解法(MAC法とSIMPLE法) MAC法とSIMPLE法
第6回 圧縮性流体の特徴と数値解法の基礎(圧縮性流体の特徴,衝撃波,保存スキーム,空間再構築,TVDスキーム) 保存スキーム,空間再構築,TVDスキーム
第7回 圧縮性気体の数値解法と応用(オイラー方程式,Riemann解法,高解像度手法の構築) Riemann解法,TVD解法の適用
第8回 自由界面多相流の数値シミュレーション(一流体モデル,自由界面計算法,表面張力) 一流体モデル,自由界面計算法,表面張力計算法

教科書

未定

参考書、講義資料等

未定

成績評価の基準及び方法

熱流体力学における数値計算法の理解度と応用能力を評価する。レポートで成績を評価する。

関連する科目

  • MEC.F201 : 基礎流体力学
  • MEC.F211 : 実在流体力学
  • MEC.F331 : 応用流体力学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

熱流体力学および数値計算法のの基礎を習得している事が望ましい。

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