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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学研究科 機械理工学専攻 熱物性論

熱物性論

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科目ナンバリング
  • G-ENG05 6B622 LB71
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 2 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 金1
教員
  • 松本 充弘(工学研究科 准教授)
  • 黒瀬 良一(工学研究科 教授)
授業の概要・目的 (1) 学部で習得する初等熱力学と統計力学は,基本的に平衡状態を記述するものであった.それらを土台として,実際のさまざまな現象を理解するために必要な非平衡系の熱力学と統計力学を学ぶ.特に,分子間相互作用の特徴と相図,凝縮相と表面・界面の構造と熱物性,相変化の本質とダイナミクスを述べる.
(2) 工業装置内や環境中には乱流,層流,気液二相流,固気二相流,および反応流など様々な流れが見られる.そこで,熱流体力学の基礎からその最新の研究成果までを幅広く講じる.また,これらの検討に不可欠な乱流のモデリング法や数値シミュレーション法についても講義する.
到達目標 (1) 統計熱力学,特に相変化のミクロ動力学を対象として,熱工学の研究や応用に必要なレベルに到達することを目標とする.
(2) 熱流体力学の基礎から燃焼流を中心とした様々な流れ現象を理解し,それらの乱流モデリング手法および数値解析手法の基礎を身につける.
授業計画と内容 初等統計力学の復習,1回,学部レベルの統計力学,特に,正準集団における分配関数や自由エネルギーについて復習する.
相互作用のある系の相転移,3回,合金系を例に,簡単な相互作用をもつモデル系を構築し,その統計力学を扱う.Cプログラミングによる数値計算を利用し,分配関数の厳密計算・モンテカルロ法による近似計算・平均場近似などにより,協力現象としての相転移の本質を理解することを目指す.
非平衡系の構造形成,3回,平均場近似に由来する自由エネルギー密度の簡単なモデルである,Time Dependent Ginzburg-Landau (TDGL) モデルを導入し,相変化に伴う構造形成過程や界面の動力学を調べる.

流体力学の基礎,2回,流れの支配方程式,層流・乱流現象など,流体力学の基礎について講義する.
熱流体のモデリングと数値シミュレーション,5回,乱流,混相流,燃焼流などのモデリング法と数値シミュレーション法について講義する.また,工業装置内や環境中の熱流体を対象にした最新の研究成果を紹介する.

フィードバック,1回
成績評価の方法・観点 レポートまたは筆記試験による。
履修要件 学部レベルの熱力学・伝熱工学・統計熱力学,および前期開講の「熱物理工学」と「原子系の動力学セミナー」を受講済みであることが望ましい.また,流体力学に関する基礎知識を有していることが望ましい.
授業外学習(予習・復習)等 授業中に指示する。
教科書
  • 講義ノートを配布する.
参考書等
  • 講義の中で適宜紹介する.