科目名 計算科学I
年次 1年次(前期)
単位数 2
教員 藤田昌大(理学部数学科)
目的 物理学の一分野で応用数学の典型例である流体力学の基礎を学び,身近な流れが微分方程式で表されることを理解する.
内容
  1. 力学の基本法則
  2. 雨滴落下の微分方程式
  3. 雨滴落下の解析解
  4. 流体の粘度と抵抗
  5. 様々な物体周りの流れ
  6. 圧力が生み出す管内流
  7. 管内流の微分方程式
  8. 管内流の解析解
  9. 貯水槽が空になる時間
解説 数学を基礎とする流体力学は様々な理工学分野で重要な役割を果たしています.航空機,天気予報などに代表される人工物の設計や自然現象の予測には流体力学の利用が欠かせません.本授業を通して流れの面白さと美しさを知って下さい.
科目名 計算科学II
年次 1年次(後期)
単位数 2
教員 藤田昌大(理学部数学科)
目的 流体の運動方程式の作り方を学ぶとともに,運動方程式をコンピュータで解くための離散化手法の基礎を理解する.
内容
  1. 流れの質量保存式
  2. 流体に働く圧力と粘性力
  3. 流れの運動方程式
  4. 運動方程式の無次元化
  5. 運動方程式の2次元近似
  6. 運動方程式の軸対称近似
  7. 円管内流れの運動方程式
  8. 円管内流れの解析解
  9. 流れの数値計算法
  10. 微分方程式の離散化
  11. 数値解の可視化
解説 様々な物理現象は方程式で表現(モデリング)されることによって数学の対象となります.また,解析的に解けない方程式はコンピュータを用いて解かれます.本授業を通して,数学と情報技術が物理現象の解明のためにどのように利用されているかを理解して下さい.