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目次

数値流体力学

数値流体力学

  • H.K.Versteeg(原著)/ W.Malalasekera(原著)/ 松下 洋介(共訳)/ 齋藤 泰洋(共訳)/ 青木 秀之(共訳)/ 三浦 隆利(共訳)
  • 1章 はじめに
    • 1.1 数値流体力学とは何か
    • 1.2 数値流体力学プログラムはどのようなものか
    • 1.3 数値流体力学を用いた問題解決
    • 1.4 本書の範囲
  • 2章 流体運動の保存則と境界条件
    • 2.1 流体の流れと熱移動の基礎式
    • 2.2 状態方程式
    • 2.3 ニュートン流体に対するナビエ−ストークス式
    • 2.4 流体の流れの基礎式の保存型
    • 2.5 一般輸送方程式の差分形と積分形
    • 2.6 物理現象の分類
    • 2.7 双曲型方程式での特性線の役割
    • 2.8 簡単な偏微分方程式の分類
    • 2.9 流体の流れの方程式の分類
    • 2.10 粘性流体の流れの方程式に対する補助条件
    • 2.11 遷音速や超音速の圧縮性流体の問題
    • 2.12 まとめ
  • 3章 乱流とそのモデリング
    • 3.1 乱流とは何か
    • 3.2 層流から乱流流れへの遷移
    • 3.3 乱流流れの記述子
    • 3.4 単純な乱流流れの特徴
    • 3.5 乱流変動が平均流れの性質に及ぼす影響
    • 3.6 乱流流れの計算
    • 3.7 レイノルズ平均ナビエ−ストークス式と古典的な乱流モデル
    • 3.8 ラージエディシミュレーション
    • 3.9 直接数値シミュレーション
    • 3.10 まとめ
  • 4章 拡散問題に対する有限体積法
    • 4.1 はじめに
    • 4.2 定常状態における1次元拡散に対する有限体積法
    • 4.3 例題:1次元定常拡散問題
    • 4.4 2次元拡散問題に対する有限体積法
    • 4.5 3次元拡散問題に対する有限体積法
    • 4.6 まとめ
  • 5章 対流−拡散問題に対する有限体積法
    • 5.1 はじめに
    • 5.2 定常1次元対流および拡散
    • 5.3 中心差分法
    • 5.4 離散化スキームの性質
    • 5.5 対流−拡散問題に対する中心差分法の評価
    • 5.6 風上差分法
    • 5.7 ハイブリッド法
    • 5.8 べき乗法
    • 5.9 対流−拡散問題に対する高次精度差分スキーム
    • 5.10 TVDスキーム
    • 5.11 まとめ
  • 6章 定常流れにおける圧力場と速度場
    • 6.1 はじめに
    • 6.2 スタッガード格子
    • 6.3 運動量保存式
    • 6.4 SIMPLEアルゴリズム
    • 6.5 SIMPLEのまとめ
    • 6.6 SIMPLERアルゴリズム
    • 6.7 SIMPLECアルゴリズム
    • 6.8 PISOアルゴリズム
    • 6.9 SIMPLE,SIMPLER,SIMPLECおよびPISOに対する一般的なコメント
    • 6.10 SIMPLEアルゴリズムの例題
    • 6.11 まとめ
  • 7章 離散化方程式の解法
    • 7.1 はじめに
    • 7.2 TDMA
    • 7.3 2次元問題に対するTDMAの適用
    • 7.4 3次元問題に対するTDMAの適用
    • 7.5 例題
    • 7.6 点反復法
    • 7.7 マルチグリッド法
    • 7.8 まとめ
  • 8章 非定常流れに対する有限体積法
    • 8.1 はじめに
    • 8.2 1次元非定常熱伝導
    • 8.3 例題
    • 8.4 2次元および3次元問題に対する陰解法
    • 8.5 非定常対流−拡散方程式の離散化
    • 8.6 QUICKスキームを用いた非定常対流−拡散の例題
    • 8.7 非定常流計算に対する解析手法
    • 8.8 擬定常スキームを用いた定常状態計算
    • 8.9 ほかの非定常スキームの概要
    • 8.10 まとめ
  • 9章 境界条件の適用
    • 9.1 はじめに
    • 9.2 流入境界条件
    • 9.3 流出境界条件
    • 9.4 壁境界条件
    • 9.5 定圧境界条件
    • 9.6 対称境界条件
    • 9.7 周期境界条件
    • 9.8 落し穴の可能性とまとめ
  • 10章 数値流体力学モデリングにおける誤差と不確かさ
    • 10.1 数値流体力学の誤差と不確かさ
    • 10.2 数値誤差
    • 10.3 入力の不確かさ
    • 10.4 物理モデルの不確かさ
    • 10.5 確認と検証
    • 10.6 数値流体力学を最善に実施するための指針
    • 10.7 数値流体シミュレーションの入力と結果の説明と文書化
    • 10.8 まとめ
  • 11章 複雑な形状を取り扱う方法
    • 11.1 はじめに
    • 11.2 複雑な形状に対する境界適合格子
    • 11.3 直交格子vs.曲線格子の例
    • 11.4 曲線格子の難しさ
    • 11.5 ブロック構造格子
    • 11.6 非構造格子
    • 11.7 非構造格子の離散化
    • 11.8 拡散項の離散化
    • 11.9 対流項の離散化
    • 11.10 生成項の取扱い
    • 11.11 離散化方程式のまとめ
    • 11.12 非構造格子を用いた計算例題
    • 11.13 非構造格子における圧力−速度の結合
    • 11.14 スタッガードvs.コロケート格子
    • 11.15 界面速度の補間方法の非構造格子への拡張
    • 11.16 まとめ
  • 12章 燃焼の数値流体力学モデリング
    • 12.1 はじめに
    • 12.2 熱力学第1法則の燃焼系への適用
    • 12.3 生成エンタルピー
    • 12.4 混合ガスの重要な関係と性質
    • 12.5 化学量論
    • 12.6 当量比
    • 12.7 断熱火炎温度
    • 12.8 平衡と解離
    • 12.9 燃焼と化学反応速度論
    • 12.10 総括反応と中間反応
    • 12.11 反応速度
    • 12.12 詳細機構
    • 12.13 簡略化機構
    • 12.14 燃焼流れの基礎式
    • 12.15 Simple Chemical Reaction System(SCRS)
    • 12.16 例:層流拡散火炎のモデル化
    • 12.17 非予混合乱流燃焼の数値流体力学の計算
    • 12.18 乱流燃焼に対するSCRSモデル
    • 12.19 確率密度関数によるアプローチ
    • 12.20 ベータpdf
    • 12.21 化学平衡モデル
    • 12.22 渦崩壊モデル
    • 12.23 渦消散モデル
    • 12.24 層流火炎片モデル
    • 12.25 層流火炎片ライブラリの生成
    • 12.26 非平衡パラメータの統計
    • 12.27 燃焼の汚染物質生成
    • 12.28 燃焼のthermal NOのモデリング
    • 12.29 火炎片に基づくNOモデリング
    • 12.30 乱流火炎の層流火炎片モデルおよびNOモデルを説明するための例
    • 12.31 非予混合燃焼に対するほかのモデル
    • 12.32 予混合燃焼のモデリング
    • 12.33 まとめ
  • 13章 ふく射伝熱の数値計算
    • 13.1 はじめに
    • 13.2 ふく射伝熱の基礎式
    • 13.3 解法
    • 13.4 数値流体力学に適した有名な四つのふく射の計算方法
    • 13.5 例題
    • 13.6 混合ガスのふく射物性の計算
    • 13.7 まとめ
  • 付録A 流体解析の精度
  • 付録B 不等間隔格子
  • 付録C 生成項の計算
  • 付録D 第5章で用いる制限関数
    • D.1 Van Leer制限関数
    • D.2 Van Albada制限関数
    • D.3 Min‐Mod制限関数
    • D.4 RoeのSUPERBEE制限関数
    • D.5 Sweby制限関数
    • D.6 LeonardのQUICK制限関数
    • D.7 UMIST制限関数
  • 付録E 平面ノズルを通過する定常非圧縮流れの1次元基礎式の導出
  • 付録F 第11章におけるn・gradφAiの導出
  • 付録G 例題
    • G.1 応用例
    • G.2 円管内急縮小流れ
    • G.3 試験室内の火炎のモデリング
    • G.4 周期的な圧力変化による円管内層流流れ

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