科目ナンバー

SG-FT5-4C33

履修条件・関連科目等

授業で使用する言語

日本語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

熱や流体の数値的な取り扱いや、最近の研究について学ぶ。

科目目的

熱流体現象を数値的に取り扱う手法について学ぶことで、熱流体研究を遂行するうえでの理解を深める。

到達目標

CFDの基本理論を理解し、流体および熱問題の数値解析手法を説明できる。
ナビエ–ストークス方程式や熱伝導方程式を離散化し、CFDでの数値解析手法を適用できる。
メッシュ生成と数値計算のプロセスを理解し、適切な条件設定を行える。
メッシュの種類や品質の重要性を理解し、解析精度と計算負荷を考慮したメッシュ生成ができる。
有限要素法の基礎を理解し、熱伝導問題への適用ができる。

授業計画と内容

第1回: 数値解析の基礎とCFDの概要
CFDの基本的な考え方と応用分野
数値解析手法の基礎（有限差分法、有限体積法、有限要素法の概要）
計算精度と誤差、安定性の概念

第2回: 流体力学方程式の離散化（1）
連続の式と運動方程式の復習
時間・空間の離散化手法（陽解法と陰解法の比較）

第3回: 流体力学方程式の離散化（2）
ナビエ–ストークス方程式の離散化
解法（圧力速度分離法、SIMPLEアルゴリズムの導入）

第4回: 熱伝導方程式の離散化
熱伝導方程式の数値解法
ステディ/非ステディな熱問題の離散化

第5回: メッシュ生成の基本
メッシュの種類（構造格子と非構造格子）
メッシュ品質の影響とメッシュ生成ツールの紹介

第6回: 数値解法の実装と基礎演習
単純な2次元流れ（ポアズイユ流れ）の計算演習
格子生成、境界条件設定、計算結果の可視化

第7回: 乱流モデルの導入
乱流の基礎とRANS（レイノルズ平均ナビエ–ストークス方程式）
代表的な乱流モデル（k-εモデル、k-ωモデル）の説明

第8回: 乱流モデルの実践演習
単純な乱流流れを対象としたCFD解析（例：管内乱流）
乱流モデルの選択と結果解析

第9回: 有限要素法の基礎（1）
有限要素法の理論的背景
ガラーキン法の基本と弱形式の導入

第10回: 有限要素法の基礎（2）
熱伝導問題への有限要素法の適用
境界条件の設定と計算例

第11回: 熱流体解析の統合（1）
流体と熱の連成問題の概要
熱流体問題におけるメッシュ生成の工夫

第12回: 熱流体解析の統合（2）
実践演習（例：管内流れと熱伝達の解析）
流体と熱のカップリング解析と結果の評価

第13回: 発表会

第14回: 発表会

授業時間外の学修の内容

授業終了後の課題提出

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

授業時間外の学修に必要な時間数／週

・毎週１回の授業が半期（前期または後期）または通年で完結するもの。１週間あたり４時間の学修を基本とします。
・毎週２回の授業が半期（前期または後期）で完結するもの。１週間あたり８時間の学修を基本とします。

成績評価の方法・基準

成績評価の方法・基準（備考）

課題や試験のフィードバック方法

その他

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

レポートの講評
発表会でのコメントでフィードバックを行う

アクティブ・ラーニングの実施内容

プレゼンテーション

アクティブ・ラーニングの実施内容（その他の内容等）

授業におけるICTの活用方法

実施しない

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

実務経験のある教員による授業

いいえ

【実務経験有の場合】実務経験の内容

【実務経験有の場合】実務経験に関連する授業内容

テキスト・参考文献等

著者・編者名: 平野博之
書名: 流れの数値計算と可視化　第3版：SIMPLE法とMAC法による熱流体解析、Tecplot・ダウンロードライセンス付
出版社: 森北出版
出版年: 2020年
出版地: 東京
版の指定: 第3版
ISBN: 978-4621084580

その他特記事項

参考URL