Math工房では偏微分方程式ソルバであるFlexPDEの機能をより深く広範に活用していただくべく、次のような日本語の技術資料を開発しています。
FlexPDE v8 対応の日本語マニュアルを2冊ご提供します。
英文書籍 "単純な物理場" には
o 電磁気学
o 熱伝導
o 量子力学
o 流体力学
の分野に関して、FlexPDE用のサンプルスクリプトが多数記載されています。1次元や3次元の問題の他、非定常問題、モード解析、複素数を用いた解法等、さまざまな技法が紹介されており、FlexPDEの機能を活用してゆく上で大変参考になるものです。Math工房では原著の中から約100個のスクリプトを抽出し、日本語解説付きで提供します。構成は次に示すとおりです。
# | タイトル | 記 載 内 容 | スクリプト数 |
1 | ラプラス/ポアソン方程式 | ラプラス方程式、ポアソン方程式の具体例に基づき、スクリプトの構成方法を説明します。固定境界条件、自然境界条件に関する基本的な考え方が習得できます。また厳密解との対比も行います。 | 5 |
2 | 2次元の静電場 | 静電ポテンシャルを用いた2次元静電場の記述と解法を種々の構成、境界条件のもとで紹介します。 | 3 |
3 | 2次元の電導 | 導体内に電流が流れる場合の場の記述方法、及び解法を紹介します。また電導率の異なる材質が混在した場合の取扱いについても解説します。 | 7 |
4 | 2次元の誘電体 | 誘電体に対するマックスウェル方程式の扱い、及びその解法を紹介します。また厳密解との対比も行います。 | 3 |
5 | 2次元の静磁場 | 静磁場に関するマックスウェル方程式の求解においてはベクトルポテンシャルの導入がキーとなります。その取扱いをいくつかの具体例を用いて解説します。 | 4 |
6 | 2次元の熱伝導 | 熱伝導方程式の扱いとその解法を2次元の用例を用いて紹介します。また熱伝導率の異なる材質が混在した場合の取扱いについても解説します。 | 4 |
7 | 非線形の熱伝導 | 熱伝導率が温度Tに依存するような非線形の問題の扱いを紹介します。 | 2 |
8 | 1次元/2次元の非定常問題 | 時間依存の偏微分方程式の解法を紹介します。結果はアニメーションとして出力されますが、その操作方法についても解説します。 | 4 |
9 | 周期型の問題 | 境界条件等が周期的に変動するような問題の扱う場合には、複素数を用いた解法が必要となります。その際、スクリプト間で解を受け渡すTransfer機能の用法も解説します。 | 4 |
10 | 3次元の電場/熱伝導 | 3次元の問題を扱う場合には extrusion という考え方が基本となるわけですが、その用法を種々の3次元構成を例にとって紹介します。3次元の問題を扱う上で基本となる種々の事項が習得できます。 | 5 |
11 | 2次元の電磁波 | 電磁波に関するマックスウェル方程式を扱う上では#9に記載されている技術が基本となります。連立偏微分方程式による解法が基本となります。 | 11 |
12 | 2次元の共振 | 電磁波の問題を例にとって共振現象の解析を行うと共に、FlexPDEの固有値解法機能(モード解析)の用法を具体的に紹介します。 | 7 |
13 | 1次元の波動力学 | 1次元におけるシュレディンガー方程式の扱いを紹介します。この場合も複素数を用いた解法がキーとなります。 | 7 |
14 | 1次元/2次元の調和振動子 | 調和振動子に対するシュレディンガー方程式の扱いを紹介します。この場合にはモード解析の技法がキーとなります。 | 5 |
15 | 2次元の完全流体 | 粘性を持たない完全流体を前提としたときには問題はラプラス方程式で記述できることになります。その求解例をいくつか紹介します。 | 4 |
16 | 2次元の粘性流体 | 粘性を考慮したときの流れはナビエ・ストークスの方程式によって記述されます。最初は障害物を含まない流路にN-S方程式を適用したときの解法例を紹介します。 | 5 |
17 | 2次元の粘性流体 - 障害物 | 流路内に障害物が置かれたときの粘性流をN-S方程式を用いて解析します。 | 4 |
18 | 2次元の浸出 | ナビエ・ストークス方程式の変形として浸出 (percolation) の問題を解析します。 | 2 |
19 | 2次元の粘性流体 - Re>>1 | 同じ粘性流の問題でもレイノルド数が大きい値を取る場合には非線形項の扱いが無視できなくなります。FlexPDEのステージング機能を用いた解法を紹介します。 | 3 |
20 | 3次元の粘性流体 | 3次元の流体問題とその解法例を種々紹介します。 | 6 |
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