CAEのための熱流体の基礎と数値計算のコツ

流れ、伝熱、拡散は、それぞれを運動量の移動、エネルギーの移動、物質の移動というようにとらえ、統一的に扱うことができます。こうした考え方は移動現象論とよばれます。いまや工業製品等の開発に有力なツールとなったCAEですが、これを使いこなすには、移動現象論に加えて数値計算の基礎についても学んでおく必要があります。しかしながら、現実として、CAE利用の準備のためには、学ばなければいけない量が膨大で、時間が足りないというのが実情だと思います。そこで本講座では、こうした準備においての最小限の知識を、テキスト (平野博之 著「流れの数値計算と可視化 第3版」丸善、2011) を用いることで、最大限の効率で修得することを趣旨とします。 　座学の時間と個別演習の時間を設けます。座学では理論の基礎について説明します。個別実習では、まず、サンプルプログラムを実行させる計算実習を行います。そして、得られた結果を市販のソフトウエアを用いて可視化させる実習を行います。 　本講座では、テキスト (平野博之 著「流れの数値計算と可視化 第3版」丸善、2011) を配布させていただきますので、本講座終了後も、ご自身でフォローしていただけます。なお、このテキストには、具体的な数値計算プログラム例のソースコードと、市販の可視化ソフトの試用版のダウンロード権が含まれています。

【座学】:CAEで計算をするための基礎を学びます

1. 基礎式の理解:現象を理解するために必要な事項を学びます
   1. 移動現象の基礎
      • 流れ、伝熱、拡散という現象を統一的に扱う考え方を学びます
   2. 連続の式
      • 連続体とは何か?どのような式で表されるのかについて学びます
   3. 運動方程式
      • 流れはどのような式で表されるのかについて学びます
   4. エネルギー方程式
      • 温度分布はどのような式で表されるのかについて学びます
   5. 拡散方程式
      • 濃度分布はどのような式で表されるのかについて学びます
2. 数値計算の理解:条件設定するために必要な事項を学びます
   1. 無次元化
      • 次元とは何か?現象を整理するとはどういうことか?を学びます
   2. 離散化
      • なぜパソコンで計算できるのかについて学びます
   3. 流れ場の数値解法
      • 流れを含む現象を数値計算する考え方を学びます
   4. 線形システムの数値解法
      • 数値計算で必要な連立一次方程式の解法を学びます

【個別実習】:CAEで計算を実行させて後処理して可視化する体験をします

1. 数値計算プログラムの実行
   • サンプルプログラムを用いて実行させます
2. 可視化
   • 市販製品体験版で計算結果を視覚的に理解できるようにします