理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
COS500X4（計算科学 / Computational science 500）計算工学特論１Computation Engineering 1
髙倉 葉子Yoko TAKAKURA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | YC000 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 水2/Wed.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | システム理工学専攻 |
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Outline (in English)
The equations that govern the field in a continuum medium (field of electromagnetic field, field of potential / electron / hole in semiconductor, field of velocity / temperature of fluid) are expressed in the form of PDEs (partial differential equations). This course deals with computational methods of the PDEs, focusing on stationary problems.
By the end of this course, students should be able to understand computational methods of steady problems for the PDEs.
Before/after each class meeting, students will be expected to spend four hours to understand the course contents.
Grading will be decided based on report assignments (100%) on the premise of in-class contribution.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
連続媒質内の場（電磁界，半導体内の電位・電子・正孔の場，流体の速度・温度の場）を支配する方程式は，偏微分方程式の形で表される。偏微分方程式の近似解を求める数値計算法について，定常問題を中心に扱う。
到達目標Goal
偏微分方程式の定常問題の数値解法を理解する。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP2」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
偏微分方程式の分類を示し，その各特性に合わせた解法を講義する。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1[対面/face to face]：偏微分方程式
偏微分方程式の分類
2[対面/face to face]：双曲型偏微分方程式
波動／移流方程式の数値計算例
3[対面/face to face]：放物型偏微分方程式
熱伝導方程式の数値計算例，
陽解法と陰解法
4[対面/face to face]：楕円型偏微分方程式
ラプラス方程式の数値計算例と連立一次方程式
5[対面/face to face]：移流拡散方程式
移流拡散方程式，
積分形，微分形，その間の変換
6[対面/face to face]：差分法
微分係数の近似：テイラー展開による方法と補間による方法
7[対面/face to face]：差分法
離散化誤差の評価法
8[対面/face to face]：差分法
線形方程式：連立一次方程式の解法
9[対面/face to face]：差分法
境界条件，
適合性，安定性，収束性
10[対面/face to face]：有限体積法
面積分と体積分
11[対面/face to face]：有限要素法
基底関数，一次元定常問題
12[対面/face to face]：有限要素法
一般の定常問題
13[対面/face to face]：境界要素法
ラプラス方程式と境界積分方程式
14[対面/face to face]：高速フーリエ変換
離散フーリエ変換と高速フーリエ変換（FFT）
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
本授業の準備・復習時間は，内容理解のため各講義につき４時間以上を標準とする。
テキスト（教科書）Textbooks
適宜，資料配付。
参考書References
J.H. Ferziger, M. Peric, R.L. Street, "Computational Methods for Fluid Dynamics," Springer.
C.A.J. Fletcher, "Computational Techniques for Fluid Dynamics," Vol.1, Springer.
高倉葉子，数値計算の基礎 ―解法と誤差―，コロナ社．
成績評価の方法と基準Grading criteria
授業への参加・取組みを前提とし，レポート課題100％で評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
内容を精選する。