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授業の目標
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物理現象、特に力学現象を、コンピュータを用いて数値的に解明する各種シミュレーション法について理論面を十分理解し基礎を十分習得する。併せて、物理現象解明に果たす計算機シミュレーションの役割・重要性を認識する。
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到達目標
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物理現象を解明する際に、適切なミクロ解析法を選択できるとともに、シミュレーション・プログラムの基本的なルーチンを構築できる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○【知識・理解・技術】
１．各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
【教養・基礎的能力】
２．幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】
３．多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】
４．時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
【問題発見・解決能力】
５．専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【ｸﾞﾛｰｶﾙ・創造的思考力】
６．地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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本授業では、ミクロ工学的な観点から、現象をよりミクロな立場から解明するのに圧倒的な威力を発揮する分子ミクロ・シミュレーション法を学習する。
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授業の計画
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第 1回 分子シミュレーション法の概要
第 2回 分子動力学法の理論１ 軸対称粒子の並進および回転の運動方程式
第 3回 分子動力学法の理論２ 慣性項が省略できる分散系の場合の運動方程式
第 4回 シミュレーション技法１ 初期配置と初期速度の設定法
第 5回 シミュレーション技法２ カットオフ距離と計算時間の短縮化技法 (ブロック分割法 )
第 6回 シミュレーション技法３ 境界条件 (周期境界条件、Lees-Edwardsの境界条件)
第 7回 棒状粒子の分子動力学シミュレーション１ 問題の定式化 (力、トルクの導出)
第 8回 棒状粒子の分子動力学シミュレーション２ 基礎方程式の無次元化
第 9回 棒状粒子の分子動力学シミュレーション３ シミュレーション・プログラム上での
重なり判定条件の取り扱い
第10回 棒状粒子の分子動力学シミュレーション４ シミュレーション・プログラムの構築と演習
第11回 モンテカルロ法の理論１ 非球状粒子のモンテカルロ法 (メトロポリス法)
第12回 モンテカルロ法の理論２ 正準モンテカルロ・アルゴリズム
第13回 円形ディスク状粒子のモンテカルロ・シミュレーション１ 問題の定式化
第14回 円形ディスク状粒子のモンテカルロ・シミュレーション２ 正準モンテカルロ法
第15回 円形ディスク状粒子のモンテカルロ・シミュレーション３ シミュレーション・プログラムの
構築と演習
第16回 最終筆記試験
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授業時間外学修の指示
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・各授業で学んだ項目を教科書を用いて復習すること。
・特に重要な数式の導出は各自自分でできるようにすること。
・重要な問題がレポートとなるので、レポート提出後もすべて完全に解けるように復習すること。
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成績評価の方法
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演習およびレポート(授業外学修の状況をみる、40%)、期末試験(到達目標の達成状況をみる、60％)で判断する。これらの総合評価により60%以上を合格とする。
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テキスト・参考書等
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テキスト：佐藤 明著「分子シミュレーション アドバンス実践編」、マツモト、 ￥3,981（税込）
参 考 書：佐藤 明著「HOW TO 分子シミュレーション」、共立出版、￥2,700＋税
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履修上の留意点
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・工業数学、応用数学I、応用数学IIを履修していることが望ましい。
・高校の数学全般および高校の物理(力学)を復習し、習熟しておくこと。
【manabaの利用法】
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資料
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備考
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