化学工学シミュレーション †

シラバス

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連絡事項 †

  • 講義室：共同W301（工学部3号館西3Ｆ）
  • 演習室：第一情報演習室（3号館北館1F）
  • 京都大学の教育用コンピュータシステムの演習室は授業時間以外も（他の授業が行われていない限り）自由に使用できますので、レポートの作成やプログラミングの実習に利用するとよい。自分のパソコンでプログラミングを行うためには以下の情報を参考にしてください。
  • 自分のパソコンにプログラミング環境を構築するには？（上から順にお勧め）
  • 新たにLinuxをインストールする。[ Linuxガイド ]
  • ウインドウズにCygwin（無料）をインストールし、gcc/g77などのUNIX環境が使えるようにする。[ Cygwinガイド ]
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講義ノート †

「化学工学シミュレーション：流れのシミュレーション（山本担当分）」
（灰色の字の部分は「化学工学シミュレーション」では取り扱いません。向学のための自習教材として提供します。）

1. 教育用コンピュータシステムでのプログラミング [ html ]

  • 1-1. Linuxにログインする
  • 1-2. 簡単なプログラミング
  • 1-3. まとめと演習

2. 常微分方程式 [ノート：手書き]

  • 2-1. Euler法
  • 2-2. Leap-Frog法
  • 2-3. Runge-Kutta法
  • 2-4. Predictor-Corrector法
  • 2-5. Symplectic法 （コメント [ pdf ]）
  • 2-6. まとめと演習 [ html ]

3. 偏微分方程式 [ノート：手書き]

  • 3-1. Elliptic（楕円型）方程式
  • 3-2. Hyperbolic（双曲型）方程式
  • 3-2-1. Simple method
  • 3-2-2. Lax method
  • 3-2-3. その他の方法
  • 3-3. Parabolic（放物型）方程式
  • 3-3-1. Simple method
  • 3-3-2. Dufort-Frankel method
  • 3-3-3. Crank-Nicholson method
  • 3-4. まとめと演習 [ html ]

4. 非圧縮Navier-Stokes 方程式　[ノート：手書き]

  • 4-1. 流体の運動方程式
  • 4-2. MAC法
  • 4-3. プロジェクション法
  • 4-4. 乱流の取り扱い
  • 4-5. まとめと演習 [ html ]
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課題レポート [出題内容はクラシスを参照のこと] †

第１回
第２回
第３回
提出者一覧
  • 提出先： ryo@ichi.mbox.media.kyoto-u.ac.jp (メールで提出してください。必要に応じて適宜ファイルをメールに添付してください。どうしても紙がよければそれも認めますが、期限までに工業化学科事務室へ提出してください。)
  • 考察が必要なものについては必ず考察を記載すること。
  • レポートを提出した人は必ず、メール送信の３日後以降に上の「提出者一覧」に名前があるか確認すること。
  • メールの本文に「氏名」と「学籍番号」を忘れずに。授業に関する要望・感想があれば遠慮せずに書いてください。
  • レポート作成のためにgnuplotのグラフをファイルに保存する方法はこちら。保存した図はワードやLatexなどの文書作成ツールに取り込むことが出来ます。
  • LinuxからWindowsへファイルをコピーする方法はこちら。
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今回の授業では扱わなかった内容はこちら †

4. 行列演算 [ノート：手書き]

  • 4-1. Poisson方程式
  • 4-1-1. Fourier変換を用いる方法
  • 4-1-2. 行列を用いる方法
  • 4-2. 連立１次方程式と逆行列
  • 4-2-1. 直接法（LU分解法）
  • 4-2-2. 反復法（Jacobi法、Gauss-Seidel法）
  • 4-3. 行列の固有値に関連した問題
  • 4-3-1. 行列の型とアルゴリズム
  • 4-3-2. シュレディンガー方程式
  • 4-3-3. 対称行列のJacobi変換
  • 4-4. 線形数値演算パッケージLAPACK[ html ]
  • 4-5. まとめと演習 [ html ]

5. モンテカルロシミュレーション [ノート：手書き]

  • 5-1. カノニカルアンサンブル
  • 5-2. メトロポリスの方法
  • 5-2-1. 粗いサンプリング
  • 5-2-2. Importance（重み付き）サンプリング
  • 5-2-3. メトロポリスの方法
  • 5-2-4. マルチカノニカルサンプリング
  • 5-3. 液体のモンテカルロシミュレーション
  • 5-3-1. 周期境界条件
  • 5-3-2. ビリアル定理
  • 5-3-3. 相互作用の打ち切りと長距離補正
  • 5-4. カノニカル以外のアンサンブル
  • 5-4-1. 圧力一定のアンサンブル
  • 5-4-2. グランドカノニカルアンサンブル
  • 5-5. まとめと演習 [ html ]

6. 分子動力学シミュレーション [ノート：手書き]

  • 6-1. 位相空間積分と時間積分
  • 6-2. 運動方程式（ミクロカノニカル：E一定）
  • 6-2-1. Verlet法
  • 6-2-2. Leap-Frog法
  • 6-3. 拡張系の運動方程式１（圧力P一定）
  • 6-4. 拡張系の運動方程式２（温度T一定）
  • 6-5. データ解析
  • 6-5-1. 熱力学平均値
  • 6-5-2. 輸送係数
  • 6-6. Symplectic MD
  • 6-7. まとめと演習 [ html ]