建築応用システム開発論Ⅱ / Development of Applied Computer System in Architecture II  

  後藤 伴延, 石田 泰之  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

建築数理基礎理論Ⅱの内容を発展させ，熱伝導方程式を解くためのプログラムを作成し，実務上の問題を想定したパラメトリック・スタディを行う。この演習を通じて，室内の環境形成に係る様々な要因の影響を体得し，高度な環境設備設計を理解するための基礎を養う。

※Microsoft TeamsもしくはGoogle Meetを使用。

※接続先URLはGoogle Classroomで通知。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

In this course, students write a computer program to solve heat conduction equation based on some techniques learned in “Theoretical basis of mathematics and dynamics in building engineering II”. Students also perform a parametric study on a practical building issue. By doing these exercises, students understand the effects of various factors relating to built environments, and develop their fundamental knowledge for advanced design of built environments and facilities.

※This Class will use "Microsoft Teams" or "Google Meet".

※The URL is notified by "Google Classroom".

  建築数理基礎論Ⅱ / Theoretical Basis of Mathematics and Dynamics in Building Engineering II  

  後藤 伴延, 石田 泰之  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

目的：都市・建築分野における熱・空気環境のシミュレーションに用いられる基本的な手法を習得する。

概要：応答係数法による動的熱負荷計算，熱回路網計算，有限体積法による伝熱解析の3つについて講義する。有限体積法は流体解析の解法としても利用可能である。

Microsoft TeamsかGoogle Meetを使用。接続先URLはGoogle Classroomで通知。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

Objective: To learn some fundamental techniques on heat and mass transfer simulations in architectural field

Outline: This course comprises lectures on dynamic heat load simulation, thermal network simulation, and heat transfer analysis by finite volume method. The finite volume method can also be applied for fluid analysis.

Microsoft Teams or Google Meet will be used. The URL will be notified by Google Classroom.

  計算数理科学 / Mathematical Modeling and Computation  

  山本 悟  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

自然科学における様々な物理現象を再現するために構築された偏微分方程式からなる数理モデルをいくつか紹介し、かつその構築方法やそれを解くための差分解法について講義する。受講生は、講義内容を参考にしながら、独自の数理モデルと計算プログラムを実際に構築して、その計算結果をレポートとして提出する。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

This lecture introduces typical mathematical models on some physical and social problems observed in nature and in events which are basically formulated by a system of partial-differential equations, and also teaches the numerical methods based on the finite-difference method for solving the mathematical models. Each student is subjected to make his own mathematical model and submits the computational result as the final report.

  数理流体力学 / Mathematical Fluid Dynamics  

  江原 真司, 橋爪 秀利  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

本講義ではGoogle Classroomを使用して講義情報を発信します（クラスコード： nwihw6n）。

１．目的

先進核分裂炉、核融合炉、粒子加速器などの量子エネルギーシステムにおける熱設計の基礎となる伝熱学・流体力学およびそれらの応用としての数値解析手法を学ぶことを目的とする。

２．概要

伝熱学については、伝熱の基本形態である伝導・対流について、物理現象の定式化と解法を交えて学ぶ。流体力学については、理想流体の複素解析、粘性流体の運動・境界層について学ぶ。また、両者に共通する次元解析および現象を支配する無次元数について学ぶ。また、テンソル解析の基礎を理解し、粘性による応力とひずみ速度の関係を学び、ナビアストークスの式を導出する。

３．到達目標

伝熱学の基礎を理解すること、および支配方程式の導出過程・取扱いを習熟すること

流体力学の基礎方程式の数理的な取扱いを習熟し、粘性流体の流動現象の特徴とその数学的な記述を理解すること

次元解析による無次元相関式の導出法を理解すること

テンソル解析の基礎を理解し、ナビアストークスの方程式の各項の意味を理解すること

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

In this class, lecture information will be sent via Google Classroom (class code: nwihw6n).

1. Objectives

The purpose of this class is to provide students with an understanding of heat transfer science and fluid dynamics, which are the basis of the design of thermal engineering system such as advanced nuclear fission reactors, nuclear fusion reactors and particle accelerators, and of numerical analysis method as their applications.

2. Outline

In this class, students will learn how to formulate and solve the physical phenomena of heat conduction, convection, which are the basic mechanism of heat transfer, as regards heat transfer science. Regarding fluid mechanics, students will learn complex analysis of ideal fluid and motion of viscous fluid including boundary layer, as well as dimensionless numbers that govern the phenomena. In addition, students will understand the basics of tensor analysis, learn the relationship between viscous stress and strain rate, and derive the Navier-Stokes equation.

3. Goal

To understand the fundamentals of heat transfer and to acquire the academic skills to derive and handle the governing equations.

To understand mathematical aspects of basic equations in fluid mechanics, and characteristic features and mathematical expressions of viscous fluid motions.

To understand the way to derive relationships among dimensionless numbers through the dimension analysis

To understand the basics of tensor analysis and understand the meaning of each term in the Navier-Stokes equation.

  伝熱・流体の力学 / Heat Transfer and Mechanics of Fluid  

  及川 勝成  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

もの作りの基本は材料に熱や力を加えて形や特性を制御することであり，材料内部の温度場や加えられた力と変形・流動の関係を知ることが重要である．本講では，工学全般に現れる伝熱現象およびその数学的取り扱いについて学ぶ．また，流体の運動について，工学的に有用な数学モデルを紹介し，対流問題などに対する応用について学ぶ．

２．概要

工学問題に現れる伝熱現象をマクロな立場からモデル化する手法ならびに基礎方程式の導出方法を学び，伝熱現象を定性的ならびに定量的に評価するための厳密解ならびに近似解法について，具体的な工学問題を例に解説する．また，対流熱伝達との関連を中心に，流体力学の基礎についても講義する．

３．達成目標等　　（この授業を通して以下の能力を修得することを目標とする）

・ 本学科の学習・教育目標のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｋに関する能力を含めて修得する．

・ 伝熱現象ならびにマクロな立場からの伝熱現象のモデル化手法を理解する．

・ 流体力学の基礎について理解する．

・ 伝熱・流れの問題に対する厳密解および近似解法について理解し応用できる能力を養う．

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective

The basis of manufacturing is to control the shape and characteristics by applying heat and force to the row material, and it is important to know the temperature field inside the material and the relationship between the applied force and deformation / flow.

In this course, we focus on heat transfer phenomena appearing in engineering and their mathematical process. In addition, we introduce some mathematical models of fluid motion such as convection problems.

2. Outiline

Learn how to model heat transfer phenomena appearing in engineering problems from a macroscopic aspects and how to derive basic equations. Exact solutions and approximate solutions for qualitatively and quantitatively evaluating heat transfer phenomena in engineering are expound. In addition, learn the basics of fluid mechanics, focusing on convective heat transfer.

3. Outcomes

Understand heat transfer phenomena and modeling methods of heat transfer phenomena from a macroscopic aspect.

Understand the basics of fluid mechanics.

Develop the ability to understand and apply exact and approximate solutions to heat transfer and flow problems.

This course includes the our program outcomes of A, B, C, K

  計算数理科学  

   

  情報基礎科学専攻、システム情報科学専攻  

  前期後半  

  前期後半 木曜日 3講時 別途参照 / 前期後半 木曜日 4講時  

自然科学における様々な物理現象を再現するために構築された偏微分方程式からなる数理モデルをいくつか紹介し、かつその構築方法やそれを解くための差分解法について講義する。受講生は、講義内容を参考にしながら、独自の数理モデルと計算プログラムを実際に構築して、その計算結果をレポートとして提出する。

  数値流体力学 / Computational Fluid Dynamics  

  山本 悟  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

本講義は対面で実施する予定．

詳細は、Google Classroomの

クラスコード：25qh66o

に記載．

１． 目的

流体問題をコンピュータで数値シミュレーションすることを目的に、偏微分方程式の数値計算手法である差分解法について、その基礎と応用を講義する。

２． 概要

まず、偏微分方程式の基礎ならびに解析的解法について解説する。次いで、偏微分方程式を数値的に解く代表的手法としての差分解法の基礎を説明し、その応用として非圧縮性ナビエ・ストークス方程式の差分解法についても触れる。

３．達成目標等

偏微分方程式の各型に応じた差分解法を習得し、実際に簡単な例題が解けるようになること。そして、非圧縮性ナビエ・ストークス方程式が、その応用で解くことができる点を理解する。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

The objective of this lecture is to understand numerical methods for solving partial differential equations (PDE) and incompressible Navier-Stokes equations (INSE).

This lecture first introduces the basis of PDE. Second, as typical numerical methods, the basis of finite-difference method (FDM),FDM for PDE, and FDM for INSE are covered.

Class Code: 25qh66o

  居住環境設計論 / Building Environment Design for Human Occupancy  

  後藤 伴延  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

本講義では，建築が作り出す環境が在室者にどのような影響を及ぼすか，特に，居住環境と人間の健康・快適性・知的生産性との関わりについて解説するとともに，居住環境を評価するための様々な指標と，それらを導くための各種測定法について講義する。さらに，これらの知見を基礎とした質の高い居住環境を実現するための方策についても論じる。

Microsoft TeamsかGoogle Meetを使用。接続先URLはGoogle Classroomで通知。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

This course is to learn

(1) How built environments affect occupants (especially, relationships between indoor climate and air quality to occupants' health, comfort and productivity)

(2) Evaluation indices of built environments, and measuring methods of required physical quantities for the evaluation

(3) Measures to improve built environments based on (1) and (2)

Microsoft Teams or Google Meet will be used. The URL will be notified by Google Classroom.

  都市・建築環境解析学 / Numerical Analysis of Indoor and Outdoor Environment  

  後藤 伴延, 石田 泰之  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

数値流体力学（Computational Fluid Dynamics）に基づく乱流数値シミュレーションと放射解析を中心とする室内気候、市街地気候、都市気候の解析手法について解説する。さらに数値解析の特徴を活かして、解析結果から室内空間や都市空間における熱汚染や空気汚染の発生メカニズムを構造的に明らかにするために近年開発された評価指標や分析方法を説明し、これに基づく合理的な環境デザインの事例を紹介する。

Microsoft TeamsかGoogle Meetを使用。接続先URLはGoogle Classroomで通知。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

Turbulent diffusion strongly influences the wind environment in urban area, wind loading on structure, thermal environment and air quality in and around buildings. An introduction is given to CFD simulations of airflow related phenomena in and around buildings using various turbulence models, namely standard and revised k-e models, ASM, DSM and LES. Canopy flow models for reproducing aerodynamic effects of flow obstacles whose sizes are smaller than computational grid cell is also introduced. Emphasizes are placed on the performance of these models and the essentials of modeling techniques when they are applied to complex flowfields related to built environment. Furthermore, the way how the turbulent flow simulations can be utilized for environmental design is also provided.

※This Class will use "Microsoft Teams" or "Google Meet".

  The URL is notified by "Google Classroom".

  計算力学 / Computational Mechanics  

  伊藤 高敏  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

コンピュータの発達に伴い、実験や理論の代わりに計算機シミュレーションが用いられることが多くなった。この状況に鑑みて、計算機シミュレーションの基礎となる考え方について、有限要素法を中心とした解説ないし演習を行う。

１．計算力学の役割

２．差分法による微分方程式の解法

３．有限要素法による微分方程式の解法

４．弾性問題の有限要素解析

５．その他(個別要素法など)の手法

Classroom code: egg3kwh

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

Accordingly to revolutionary increase in computer performance, the computational mechanics is becoming a powerful way to examine phenomena in place of conventional theoretical and experimental approaches. This course will introduce basic idea of the computational mechanics with emphasis on finite element methods

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1. Role of computational mechanics

2. Finite Difference Method, FDM

3. Finite Element Method, FEM

4. Application of FEM to elastic problem

5. Other approaches, Discrete Element Method etc.

Classroom code: egg3kwh