化学工学シミュレーション †

シラバス

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連絡事項 †

2009年度の「化学工学シミュレーション」は10月6日（火）に開講します。講義室は共同N2（工学部3号館北2Ｆ）、演習室は第一情報演習室（3号館北館1F）です。 今年度は以下のスケジュールで開講いたします。

  • 第　1回：　10月 6日（火曜日）第3時限（山本1）
  • 第　2回：　10月13日（火曜日）第3時限（山本2）
  • 第　3回：　10月20日（火曜日）第3時限（山本3）
  • 第　4回：　10月27日（火曜日）第3時限（山本4）
  • 第　5回：　11月10日（火曜日）第3時限（山本5）
  • 第　6回：　11月17日（火曜日）第3時限（山本6）
  • 第　*回：　11月24日（火曜日）11月祭
  • 第　*回：　12月 1日（火曜日）休講
  • 第　7回：　12月 8日（火曜日）第3時限（山本7）
  • 第　8回：　12月15日（火曜日）第3時限（山本8）
  • 第　9回：　12月22日（火曜日）第3時限（宮原1)
  • 第 10回：　 1月 5日（火曜日）第3時限（宮原2）
  • 第 11回：　 1月12日（火曜日）第3時限（宮原3）
  • 第 12回：　 1月19日（火曜日）第3時限（宮原4）
  • 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。
  • 2009年10月現在、演習室の端末でLinux上でFirefoxを使用するとシステムのレスポンスが異常に遅くなる不具合が発生しています。これを避けたい人は、Windows上でIEなどのブラウザを使用してください。ブラウザ経由でWindowsに保存したサンプルファイルなどは、ここの方法でLinuxにコピーできます。
  • 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。（雑誌の付録CDなどに付いている無料のもので十分）[ 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 [締め切り2009年10月30日（金）]
第２回 [締め切り2009年11月30日（月）]
第３回 [締め切り2009年12月31日（木）]
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。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。)
  • レポートを提出した人は必ず提出者の一覧表を確認してください。提出後３日経過しても名前が見あたらない人は問い合わせてください。
  • 氏名、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。
  • 受け取りの確認の意味で学生番号を載せています。掲載を希望しない人があれば対応しますので、レポートに「掲載不要」と明記してください。
  • 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 ]