2023年度/1AJE024001 (公大) / (市大)

【水2】基礎移動現象論 <後期>

環境科学の分野では，物質・熱・運動量の移動を取扱うことが多く，また，これらの移動現象を記述する方程式系は同一であることが多い．これは，扱う「対象」は異なっていても，移動の「メカニズム」は同じだからである．本講義では，環境問題を取り扱う上で基軸となる，移動現象（Transport phenomena）と物質収支（Balance）の考え方を体系的に学び，環境問題を取り扱う上で必要となる物理現象の基礎的な考え方と理論を学ぶ．また，環境問題の機構解明と予測・評価に役立つ環境システムの数理モデル化方法を習得する。

担当教員氏名

相馬 明郎

科目ナンバリング

AJECEE22018-J1 (公大) / TRES12209 (市大)

授業管轄部署

工学部

授業形態

講義

開講キャンパス

杉本

開講区分

週間授業

配当年次

2年 (公大) / 2年 (市大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (公大) / 2単位 (市大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

移動現象と物質収支に関する物理の基礎知識を習得していること，移流・拡散の微分方程式について，数学的な取扱いの基礎を習得していること，また，これらの基礎を多岐に渡る環境システムに適用できること，を目標とする。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	移動現象論とは：様々な環境問題，現象のモデル化，共通して必要となる物理	環境問題に取り組むための基礎となる現象の捉え方，全15回講義の狙い・流れ
第2回	物理量の表現方法Ⅰ：濃度と時空間スケール	環境基準と物質濃度，濃度と平均操作の関係性，時間・空間・アンサンブル平均
第3回	物理量の表現方法Ⅱ：濃度と物質収支	物質収支と質量保存，定常時の物質収支，複数物質の収支，様々な濃度表現，SI単位系
第4回	物質収支の基礎式Ⅰ：運動量・熱・物質輸送の仕組みと表現方法	拡散による移動の仕組み，連続の式，ラグランジュの視点とオイラーの視点
第5回	物質収支の基礎式Ⅱ：運動量・熱・物質輸送の相似性	運動量移動と物質移動と熱移動の相似性，物質・熱の生成・消滅と生物過程・化学過程
第6回	マクロ現象とミクロ現象Ⅰ:擾乱の拡散表現	流れの中の拡散現象，擾乱と時空間スケール，ランダムウォークと拡散表記の関係性
第7回	マクロ現象とミクロ現象Ⅱ:渦動拡散と渦動粘性	擾乱と乱流，乱流の表記方法，乱流による運動量の混合，乱流による物質の混合
第8回	拡散方程式の解析解_フーリエ変換	フーリエ変換による拡散方程式の解法
第9回	拡散方程式の解析解2_デルタ関数と畳込み積分	ディラックのδ関数による拡散方程式の解法，畳込み積分
第10回	拡散方程式の解析解3_重ねあわせの原理	線形方程式と重ね合わせの原理
第11回	基礎移動現象論_拡散方程式の境界条件_境界条件	ディリクレ境界条件とノイマン境界条件
第12回	駆動力と平衡	オイラーの運動方程式，ベルヌーイの定理，多孔質中の移流・拡散・吸着，定常と平衡
第13回	モデルの作り方と数値解析	自然現象・社会現象の数理モデル化，プロセスモデルの作り方，モデルの時空間スケール
第14回	数理モデルの検証方法	モデルの検証方法
第15回	数理モデルの活用Ⅱ	モデルの検証方法と活用事例
第16回	到達試験	講義全体の内容を復習する．

事前・事後学習の内容

講義内容の理解を深めるため，配布資料の予習・復習を行うこと。関連情報についても積極的に調べること。 課題にしっかりと取り組むこと

成績評価方法

到達目標の達成度について評価を行う。期末試験を実施し，60点以上を合格とする。

履修上の注意

受講者は，「基礎流体力学」を受講していること．また，「現象」と「数学表記」との関係性を直感的に理解できるよう（数式から“現象”がイメージできるよう）に務めること．環境システムを構成する要素間の物理・化学・生物過程の理解と，それらの絡み合いがもたらす環境システム全体の動態の理解が，環境システムの機構解明，予測・評価に役立つことを意識すること．

教科書

・環境問題に取り組むための移動現象・物質収支入門（丸善出版） ・適宜，講義スライドを配信する。

Loading...

参考文献

・適宜，講義スライドを配信する。

オフィスアワー

- 外部公開シラバスのためデータがありません / Please use UNIPA syllabus -

教員への連絡方法（メールアドレス等）

- 外部公開シラバスのためデータがありません / Please use UNIPA syllabus -