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工学研究科

シミュレーション工学コース

シミュレーション工学による未来開拓を!

近年の計算機の著しい発達とミクロからマクロレベルに及ぶ様々な物理現象に適した計算手法及び高速プログラムの開発により、コンピュータシミュレーションは理論、実験と並ぶ第3の科学技術手法として位置付けられています。

本コースでは、理工学分野の深い理解と最新の研究成果を基に新たな可能性を追求する能力、分野を横断した多様なシミュレーション工学に習熟し現状を迅速・的確に掌握する能力を有する若手技術・研究者の育成を目的としています。

このサブコースの科目は
博士課程前期課程学生対象の「学際工学特論2」
博士課程後期課程学生対象の「学際工学特論B」
として開講されます。

開講する内容

シミュレーション工学コースは、計算科学、数学の技法を理工学分野の問題解決に応用することを目的として開講された専攻を横断する学際的なコースです。

広範なシミュレーション工学を理解し、シミュレーション結果の解釈と妥当性の自律的判断能力を養うための数値シミュレーションの基礎、新たなプロセスの開発や高効率化、低コスト化を図り迅速な新製品開発、気象、地球環境保全と安全性から、構造の設計と制御、逆問題解析と安全工学、機器設計等の分野、電子・原子レベルの材料評価、ナノデバイスシミュレーションに至る最先端シミュレーション工学の講義を準備しております。

それぞれの講義は、相互に連携をとりつつ、独立して受講できるように配慮しています。

  • 数値シミュレーションの基礎
    シミュレーション工学コースにおいて開講されている講義科目群を理解するために必須の常微分方程式、偏微分方程式の初期、境界値問題の解法、熱流体および固体問題の差分法ならびに有限要素法による解法の基礎を学びます。
  • 地球環境保全と安全性
    地盤力学を基軸に、地盤への人為的な力学作用のみならず、気象条件や植生の影響を考慮できる数理モデルの取扱いを理解する。さらに、その数理モデルを有限要素法を用いて定式化し、各種多様な初期値・境界値問題として、シミュレーションする方法を学びます。
  • 逆問題解析と安全工学
    逆問題解析とシステムの保全技術との係わりについて、航空機、原子力発電プラントなどで使われる材料の欠陥診断技術に逆問題解析がどのように適用されるのかを考えながら、安全に関する工学的技法とその数値シミュレーション技術を学びます。
  • 構造の設計と制御
    機械構造物の設計においては、提示された設計案が物理的・機械的などの諸条件を満足し所望の性能を発揮できるかを検証・評価することが必要です。本講ではそれらの応力解析、振動解析などの有限要素構造解析について学びます。
  • ナノデバイスシミュレーション
    基礎的な量子力学の導入と、固体の材料設計や電子・原子シミュレーションで用いられる強束縛近似法、強束縛近似分子動力学法の基礎、それらを用いた半導体デバイス設計、分子デバイスシミュレーションについて学びます。
  • 電子・原子レベルの材料設計
    電子・原子論にのみ基づくバーチャルな材料設計において必要な、固体の電子・原子シミュレーションで用いられる第一原理バンド計算、分子動力学法、モンテカルロ法等の基礎、最新の研究成果を学びます。

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