数値熱流体工学 [A1][遠隔(同)]

開講年度

2025年度

開講学期

前期

科目名

数値熱流体工学

授業種別

講義

科目名（英語）

Numerical Thermal−Hydrodynamics

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A1900101 数値熱流体工学 [A1][遠隔(同)]

担当教員

平塚将起、金野祥久

単位数

2.0単位

曜日時限

水曜2限

キャンパス

新宿　遠隔

教室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 0 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 100 ％
3 汎用的問題解決力の修得 0 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％

具体的な到達目標

種々の熱流体問題に対して数値計算を行う際の有限差分式を，流れおよび熱の支配方程式とテイラー展開法およびコントロール・ボリューム法を用いて導出できる能力を習得する。併せて，数値計算をする上での注意点を，数学的知識も用いて理解できる能力を習得する。また、実際に、熱伝導の数値計算も体験する

受講にあたっての前提条件

工業熱力学I及演習および流れ学I及演習を修得しておくこと。また、伝熱工学の単位を修得していると望ましい。

授業の方法とねらい

1980年代より現在に至るまで、コンピュータを用いた数値シミュレーションがめざましい発展を遂げている。本講義では、熱と流れ現象を数値実験するための基礎知識を理解し応用する。また、実際に数値計算を体験する演習を通じ，数値計算の能力を身につけることを目指す。

AL・ICT活用

PBL（課題解決型学習）

第1回

授業形態

遠隔（同時双方向）

事前学習

シラバスを確認すること。

0.5時間

授業内容

数値熱流体工学の工学的意義と各種数値計算法の現状

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第2回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

流れの運動方程式の離散化（空間微分）

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第3回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

流れの運動方程式の離散化（時間微分）

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第4回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

圧力方程式の離散化と解き方

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第5回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

流れの境界条件の扱い

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第6回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

流れ解析の課題・高精度近似と乱流解析

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第7回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

流れ解析プログラムの作成と実行

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第8回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

多相流や相変化を含む熱流体解析手法（界面捕獲法、界面追跡法、粒子法、分子動力学法）

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第9回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

多相流や相変化を含む熱流体解析手法（格子ボルツマン法，分子動力学法）

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第10回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

分子動力学プログラムの作成と実行

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第11回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

分子動力学法による相変化過程の解析

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第12回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

マイクロ・ナノ流れ・伝熱現象の解析方法

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。
事前学習：シラバスを確認し、その内容を調べること。

1時間

第13回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

機械学習と熱流体解析

事後学習・事前学習

事後学習：講義ノートを整理すること。各担当者の課題レポートを解答し、その結果を各教員に送付すること。
事前学習：試験の準備をすること。講義ノート、各担当者の課題レポートを整理すること。

2.5時間

第14回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

数値熱流体解析の実例

事後学習・事前学習

事後学習：試験の自己採点をすること。
事前学習：講義ノート、配付資料、演習問題、定期試験を整理すること。

0.5時間

第15回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

授業の振り返り

事後学習

授業アンケートを行うこと。

0.5時間

成績評価の方法

講義中に指示による課題レポートを評価対象とする。
それぞれの担当教員毎に成績をGPで評価し，全担当教員のGPがD以上であれば合格である。担当教員の平均値をもって本講義の成績評価とする。

受講生へのフィードバック方法

演習を実施しその結果を確認することにより理解を確認できる．

教科書

特に定めない。（指定教科書なし。）

参考書

「JSMEテキストシリーズ　伝熱工学」日本機械学会(丸善)
「数値流体力学」荒川忠一著（東京大学出版会）

オフィスアワー

第1回授業にて担当者ごとのオフィスアワーを説明する．

受講生へのメッセージ

数値熱流体解析の学習では、流体力学と熱伝達の基本概念への深い理解、数学と物理学の基礎知識、そしてプログラミングスキルが不可欠です。学部3年までに学んだ知識をよく復習しておいてください．

実務家担当科目

実務家担当科目ではない

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

該当なし

その他の資格・認定プログラムとの関連

シラバス情報