シラバス
※学期中に内容が変更になることがあります。

2020年度


11630094 

△数値シミュレーション
Numerical Simulation
2単位/Unit  秋学期/Fall  京田辺/Kyotanabe  講義/Lecture

  谷口 慶祐

<概要/Course Content Summary>

実験と数値シミュレーションは機械工学のみならず自然科学の基本的な研究手段です。この講義の目的は機械工学における基本的な数値計算と数値シミュレーションの技法を修得し,その基礎となる数学の概念を理解し,図形処理を含むマルチメディア表現の基本を修得することです。実際の機械工学で現れる重要なテーマを取りあげることにより,機械工学と数値シミュレーションとの関係も併せて学習します。その際C言語を用いて手続き型のプログラミングの基礎を学び,実際にプログラムを作成し実行します。またコンピュータグラフィックスを用いて計算結果を,人間にわかりやすく表現する技法も学び,図形処理の基本を習得します。これらの図形処理の結果を含んだレポートをマルチメディア表現によってまとめます。 
現時点では次の6つのテーマ 
(1) C言語の基礎と図形の描画 
(2) ブランコの運動 
(3) ビュフォンの針  
(4) ばねの振動 
(5) 最速降下線 
(6) 物体内部を伝わる熱 
について行う予定です。ただし,受講生の持つ基礎知識と思考力のレベルに応じてテーマの変更や追加を行う場合があります。各テ-マとも3週以内で学習する予定です。

<到達目標/Goals,Aims>

機械工学の諸分野における応用問題について数値シミュレーションを行うための,企画・プログラミング・計算の実行・データの整理・検討・レポートの作成ができるようになる。

<授業計画/Schedule>

(実施回/
Week)
(内容/
Contents)
(授業時間外の学習/
Assignments)
(実施回/ Week) 第1回  (内容/ Contents) C言語の基礎と図形の描画(1):方程式の解(ニュートン法・ラフソン法)  (授業時間外の学習/ Assignments) コンピュータの使用法の基礎を復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第2回  (内容/ Contents) C言語の基礎と図形の描画(2):微分方程式の解(オイラー法・ホイン法・ルンゲクッタ法)  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第3回  (内容/ Contents) ブランコの運動(1):リープ・フロッグ法  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第4回  (内容/ Contents) ブランコの運動(2):パラメータ励振  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第5回  (内容/ Contents) ブランコの運動(3):動画作成  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第6回  (内容/ Contents) ビュフォンの針(1):乱数の検定  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第7回  (内容/ Contents) ビュフォンの針(2):面積比と円周率 π  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第8回  (内容/ Contents) ビュフォンの針(3):ビュフォンの針  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第9回  (内容/ Contents) ばねの振動(1):ケース1,ケース2  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第10回  (内容/ Contents) ばねの振動(2): フーリエ変換  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第11回  (内容/ Contents) ばねの振動(3):ケース3と動画  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第12回  (内容/ Contents) 最速降下線(1):サイクロイド  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第13回  (内容/ Contents) 物体内部を伝わる熱(1):平板の冷却(1次元非定常熱伝導方程式)  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第14回  (内容/ Contents) 物体内部を伝わる熱(2):フィンの冷却(2次元非定常熱伝導方程式)  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組むとともに,次週の予習を行う。 
(実施回/ Week) 第15回  (内容/ Contents) 物体内部を伝わる熱(3):フィンの冷却の動画(フィンの冷却過程を動画表示)  (授業時間外の学習/ Assignments) 学んだことを復習し,レポート課題に取り組む。 

各テーマについて,毎回授業中の課題およびレポート課題を提出し,その内容について試問を受けること。レポート作成要領と用紙の様式は授業中に配布します。授業に出席する際USBメモリを持参すること。

<成績評価基準/Evaluation Criteria>

授業中の課題  40%  完成度 
レポート課題  40%  完成度 
授業中の課題・レポート課題提出時の質疑応答  20%  理解度 

試験期間中の筆記テストは行いません.成績は,授業中の課題・レポート課題の完成度に対する配分を80%とし,レポート提出時の質疑応答および授業と演習における質疑応答内容を20%として評価を行います。コンピュータを用いて機械工学の課題を数値シミュレーションによって解くことができると判断したとき,合格点(60点)以上の評価とします。

 

<成績評価結果/Results of assessment>   成績評価の見方について/Notes for assessment

    

登録者数

成績評価(%)

評点
平均値

備考

A B C D F
29 27.6 44.8 3.4 10.3 13.8 0.0 2.6

<テキスト/Textbook>

水島二郎・横山直人  『手続き型プログラム言語C』 (学術出版社、2009年) ISBN:978-4-7806-0134-3 

 

同志社大学水島研究室著  『ページ記述言語ポストスクリプト』 (同志社大学水島研究室) http://www1.doshisha.ac.jp/~jmizushi にpdfファイルが置かれている。 

 

水島二郎・谷口慶祐  『数値シミュレーション』授業中に配布 

 

<参考文献/Reference Book>

水島 二郎・柳瀬 眞一郎著  『理工学のための数値計算法』(数理工学社、2002年)ISBN:978-4-901683-70-8 
 

<参照URL/URL>

水島研究室ホームページ 
 

<備考/Remarks>

連絡事項がある場合は,taniguti@kyokyo-u.ac.jpにメールを送付すること。また社会的障壁のある受講生は,可能な範囲や方法で課題に取り組み,成果を提出すること。 
 

 

お問合せは同志社大学 各学部・研究科事務室まで
 
Copyright(C) 2020 Doshisha University All Rights Reserved. 無断転載を禁止します。