2020年度学院等開講科目物質理工学院応用化学系応用化学コース

数値流体力学

開講元: 応用化学コース
担当教員: 大川原真一
授業形態: 講義 (ZOOM)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 金1-2 (南4号館 3階情報ネットワーク演習室第1演習室)
クラス: -
科目コード: CAP.C423
単位数: 100
開講時期: 2020年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年7月10日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

本講義では，最新のCFDソフトウェアを用いて、CFDの実用的応用についての講義および計算機演習を行います。
解析解や相間式が存在する基礎的な流動現象から始まって、工業装置における流動現象、最近の学術誌で取り上げられる流動現象を取り扱えるCFD運用力を身に着けることをねらいとします。

到達目標

本講義を履修することにより、以下の能力が修得される。
(1) 流動現象を工学上有用な形でモデル化するための計算領域および計算格子の生成できる。
(2) 計算負荷と計算精度をバランスさせることができる。
(3) 熱および物質の移動を伴う流体計算を行える。
(4) 計算結果の評価方法および工学的応用方法について説明できる。

キーワード

数値流体力学 (CFD)

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

トピックスごとに、まず基礎事項を解説し、その理解を高めることと工学上有用な形で流動現象をモデル化するCFD運用力を高めることを目的とする計算機演習を行う。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	数値流体力学に関する序論	支配方程式および離散化手法について説明できるようになる。
第2回	計算領域および計算格子，物性およびモデル, レイノルズ数, 境界条件, 解法, 解析	CFDシミュレーションの流れを説明できるようになる。
第3回	円管内の層流および乱流	層流および乱流のCFDシミュレーションができるようになる。
第4回	円管内のニュートン流体および非ニュートン流体の流動	ニュートン流体および非ニュートン流体のCFDシミュレーションができるようになる。
第5回	平板上の境界層	平板上の境界層のCFDシミュレーションができるようになる。
第6回	平板上の温度および濃度境界層	平板上の温度および濃度境界層流れのCFDシミュレーションができるようになる。
第7回	球に働く流体抵抗力	円管の中を沈降する球の速度をCFDシミュレーションで予測できるようになる。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

授業中に配布する。

参考書、講義資料等

(1) R. Byron Bird, Warren E. Stewart, Edwin N. Lightfoot. Transport Phenomena, Revised 2nd Edition. John Wiley & Sons, Inc., 2007 (ISBN: 978-0-470-11539-8)
(2) H K Versteeg, W Malalasekera. An Introduction to Computational Fluid Dynamics The Finite Volume Method second edition. Prentice Hall, 2007 (ISBN: 978-0131274983)

成績評価の方法及び基準

レポート課題により評価する。

履修の条件・注意事項

履修の条件を設けない。