単位数: 2. 担当教員: 埜上 洋, 夏井 俊悟. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語/英語.
１．目的
材料プロセス内で発生する物理現象を支配する基礎方程式の基礎とそれらを数値解析する手法について学ぶ。また、それらの具体的な材料プロセスへの応用事例について学ぶ。
２．概要
材料プロセス内で発生する物理現象を支配する基礎方程式は、各種保存則と構成方程式から得ることができる。最終的にこれらの基礎式は、積分形と微分形にまとめることができ、それらは数値的に解くことができる。代表的な数値解析方法について学ぶ。また、これらの手法は様々な材料プロセス問題の解明に有効であることを多くの事例を通じて学ぶ。
この科目の実施形態は、講義室の講義を想定していますが、状況によりオンライン配信を利用する場合があります。講義情報と講義資料は Google Classroom を通じて発信します。Google Classroomのクラスコードを工学研究科Webページにて確認し登録すること。
大学院シラバス・時間割・履修登録
(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html)
1. Purpose
Learn basic equations of physics that appear in the material processing phenomena and numerical analysis methods for solving the equations. And more, learn about the application of the methods to the actual materials processing problems.
2. Outline
Basic equations of physics that appear in the material processing phenomena can be obtained from dominant conservation laws and constitutive equations. Finally, basic equations can be reduced to differential or integral forms that can be solved numerically. Learn about typical numerical methods that can be available to solve the basic equations. And more, learn about the versatility of these numerical methods through the applications to actual materials processing.
This lecture will be given in an actual classroom. The lecture style, however, will be changed if necessary. Information and documents about this lecture will be distributed through "Google Classroom". Check the class code for Google Classroom at School of Engineering Website and register for this class.
Timetable & Course Description
(https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html)
○他の授業科目との関連
応用鋳造学、製錬・精製の速度論、鉄鋼プロセス学、の履修が望ましい。
○履修上の注意
学部レベルの材料力学、流体力学、伝熱工学、数値解析法に関する基礎知識が必要である。
-Related subject Advanced Casting Technology,Reaction Kinetics in Metallurgical Processes,Iron and Steelmaking Process
-Required undergraduate subjects Strength of materials,Fluid mechanics,Heat Transfer,Numerical Analysis methods
１．収支の基礎・エネルギー収支式
２．反応を伴う系のエネルギー収支
３．伝熱・反応過程の追跡
４．物体の伝熱過程 I
常微分方程式の解法
５．物体の伝熱過程 II
常微分方程式の解法
６．物体内の温度分布解析 I
陽解法による熱伝導方程式の解法
７．物体内の温度分布解析 II
陰解法による熱伝導方程式の解法
８．流れの基礎式
Navier-Stokes方程式と連続式
９．実在流れと運動方程式
１０．ポテンシャル流れとその解法I
１１．ポテンシャル流れとその解法 II
１２．流れ関数・渦度法による解法 I
１３．流れ関数・渦度法による解法 II
１４．総合演習
１５．定期試験
1. Fundamentals of mass and energy balances
2. Energy balance of reaction system
3. Tracking heat transfer and reaction
4. Analysis of temperature of an object
5. Solution of ordinary differential equation
6. Temperature distribution within an object I
explicit method
7. Temperature distribution within an object II
implicit method
8. Fundamental equations of fluid flow analysis I
Continuity equation and Navier-Stokes equation
9. Actual flow and fundamental equations
10. Potential flow I
11. Potential flow II
12. Stream function and vorticity method I
13. Stream function and vorticity method II
14. Summary
15. Examination
講義において課題を課す。
講義内容を復習して課題を解き、Google Classroom や Forms など指定された方法で提出すること。
Exercises will be given in lecture. Review the class, solve and submit them through specified method like Google Classroom and Forms.
定期試験の成績による。尚、講義で実施したレポート，課題，小テストの成果についても一部考慮する。定期試験が実施できない場合には、レポート，課題，小テストの成果を累積して、当該科目の学修目標への達成度として評価する。
Evaluated by the result of end-term examination. Achievements of the reports, homework and exercises those are given in the lecture will be partly included. If end-term examination is unable to be held, evaluated by the achievements of reports, homework and exercises .