数値シミュレーションの勉強に役立つ文献

質問

数値シミュレーションの勉強に役立つ文献を教えてください。

数値シミュレーションを勉強したいと考えています。
　※ここでいう数値シミュレーションは
　　　・Flow3D
　　　・CAE
　　といった、既存のソフトを使用するものではなく、
　　C言語などを用いて実際に自分でプログラムをくむことを言っています。
　　伝わりますかね。

実際にシミュレーションを組む流れは
　１：支配方程式を導き
　２：数学的な計算方法を盛り込む(ex ルンゲクッタ)
といったものという認識でいます。

上記らを体系的に学びたいと考えています。
それに必要な文献や資料を、ご教授願います。ⵁ

回答No.2

noname#221368 · ベストアンサー

＞伝わりますかね。

　たぶん伝わってると思います。昔は簡単な事をするFEMソフトもなかったので、みんな自分で自作したものです。

　CAEソフトは、大別して4種類に分けられる気がします。

　　※CAEは、個々の解析ソフトを指す言葉ではありません。でも言いたい事はわかります。

　　(1)有限要素法関連
　　(2)境界要素法関連
　　(3)差分法関連
　　(4)個別要素法，粒状態コードと言われるもの，離散化極限解析，不連続変形法など

　(1)については何といっても「有限要素法ハンドブック，陪風館」があります。(2)については、「境界要素法の基礎，境界要素法研究会」などがあります。これらは現在、絶版かも知れませんが、本気ならアマゾンなどで探してみて下さい。また大学の図書館には、必ずあるはずです。

　(3)差分法については、あまり知らないのですよ。あまりやった事がないので。

　で(1)，(2)だけだと、次の分野が抜け落ちる可能性があります。

　　・流体力学および電磁気学．

　例えば電磁気学では、シンプレテクィック形式に基づいた差分法が現在は、主流のようです。また流体力学は、粘性を考慮するととんでもなく計算が難しいので、(1)～(3)を全て併用してるみたいです。

　(4)は、(1)(2)の現代的発展です。

　こんなところでどうでしょうか？。

※追伸

　造船工学における無限遠境界の扱いなどは、境界要素法の独壇場で非常に面白かったです。ところが局所的定式化を行う差分法なんかにも、妥当と言わざる得ない方法があったりするんです。この辺りは、数値解析理論の深さだと思います。

　数値計算だからといって、馬鹿にするなかれ・・・(^^；)。

回答No.4

material_phys

1. 支配方程式を導き

の部分は, ものすごく難しいです. ここは, 個々の問題に対して, 考える必要があるため、一概にこうということは言えません.

2. 数学的な計算方法を盛り込む

という点に関しては, アルゴリズムや数値解析の分野になりますので, 今までの先人の知恵が使えます.

2に関しては, 下記の文献を参考にしてください:
http://phystitech.kuizu.net/Entry/15/

回答No.3

watecolor1969

極私的な観点からまずはこんなのでどうでしょう
というのを列挙いたします（もっと良い本があるかもしれませんが
プロではないので追いきれません。念のため）。

１．まず、プログラミング言語（C言語）に関して準備が必要であれば、
　　以下のようなものがあればよいと思います（不要ならとばしてください）。

　　・サイエンス社『実践　Cプログラミング―基礎から設計/実装/テストまで』鈴木正人著
　　　http://www.saiensu.co.jp/?page=book_details&ISBN=ISBN978-4-7819-1195-3&YEAR=2008

　　・エスアイビー・アクセス『S・P・ハービソン３世とG・L・スティール・ジュニアのCリファレンスマニュアル第５版』
　　　S・P・ハービソン３世とG・L・スティール・ジュニア著、玉井浩訳
　　　　※アマゾン等で入手できます。　　

　　必要に応じて、

　　・翔泳社『独習　C　第４版』ハーバート・シルト著　(株)トップスタジオ訳
　　　http://books.shoeisha.co.jp/book/b72093.html

　　など。

２．物理カテだったので以下のようなものを挙げておきます。
　　巻末にCとフォートランのコードが載ってます（小さい文字ですが・・・）

　　・朝倉書店『計算物理学　基礎編』小柳義夫 監訳
　　　http://www.asakura.co.jp/books/isbn/978-4-254-13086-7/

　　・朝倉書店『計算物理学　応用編』小柳義夫 監訳　
　　　http://www.asakura.co.jp/books/isbn/978-4-254-13087-4/

３．プログラミング実践で役に立つ書籍。

　　・技術評論社『NUMERICAL RECIPES in C [日本語版]』省略（多数のため）
　　　※どうやら新版がでるみたいです。現行版はまだアマゾン等で購入できるようです。

　　・共立出版『数値計算の常識』伊理正夫・藤野和建　著　
　　　http://www.kyoritsu-pub.co.jp/bookdetail/9784320013438

あとは参考文献等から追ってみてください。
見当違いでしたらお許しください。

回答No.1

Tann3

シミュレーションというのは、単なる手段・テクニックであり、しかも「現実の実験」の代わり（現実には難しいため、お金がかかるため）であることが多いのです。

　従って、現実に起こっていることを一定の精度でトレースし、現実の動きを検証したり予測したり、条件を変えてどうなるかを見ることが目的です。

　このため、「何を模擬したいか」「どんな現実の現象をトレースしたいか」から出発するのが普通です。
　シミュレーションの方程式が既に求まっているものは、単に計算すればよいだけの話で、いかに現実をトレースできる方程式を導くか、それが現実に合っていることをどう検証するか、その精度をどの程度に確保するか、現実と合わない部分をどう補正するか、というのがシミュレーションの「肝（きも）」です。

　「何の現象を模擬したいか」と明確にして、その現象をどのように分析・定式化するか、というための文献、資料を探す必要があると思います。
　地震のメカニズム、ミクロの世界の現象、宇宙の現象、生命現象、脳内の現象、建物の耐震など、分野は様々です。

　質問者さんの模擬したい現象が明確にならないと、答えようがないと思います。

　質問者さんが、「シミュレーションのテクニック」の方に興味があるのであれば、的外れな回答ですみません。
　こちらであれば、一般の参考書はたくさんあると思います。