失敗の研究

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例題1.20, 例題1.21および例題3.27

目次

1 運動量移動
1.1 流れの基礎式（運動量方程式）とモデル式
1.2 粘性流れ-境界速度起因-
　例題1.1 平板間Couette流れ
　例題1.2 2層流体のCouette流れ
　例題1.3 2次元Couette流れ
　例題1.4 二重円筒内Couette流れ

1.3 粘性流れ-圧力勾配起因-
　例題1.5 平行平板間のCouette-Poiseulle流れ
　例題1.6 2層流れ
　例題1.7 円管内流れ
　例題1.8 二重円管内流れ
　例題1.9 二重円管内の循環流れ
　例題1.10 非Newton流体の円管内流れ速度分布
　例題1.11 マイクロチャネル内の速度分布

1.4 粘性流れ-外力起因-
　例題1.12 流下液膜
　例題1.13 加熱・冷却平行平板間の自然対流流れ
　例題1.14 開水路流れ
　例題1.15 濡れ壁塔の2相流れ

1.5 対流を伴う流れ
　例題1.16 クロスフローを伴うスリット流れ
　例題1.17 層流境界方程式
　例題1.18 吸込み速度のある境界層
　例題1.19 運動開始面上の非定常流れ

1.6 非定常流れ
　例題1.20 非定常Couette流れ
　例題1.21 円管内流れのスタートアップ問題

2 熱移動
2.1 伝熱の基礎式‐エネルギー方程式
2.2 伝導伝熱
　例題2.1 多層壁の温度分布
　例題2.2 円筒状多層保温材
　例題2.3 矩形材料の温度分布
　例題2.4 円柱状材料の温度分布

2.3 非定常伝導伝熱
　例題2.5 1次元非定常伝導伝熱（板状材料の加熱）
　例題2.6 食品の加熱殺菌時間
　例題2.7 皮膚から壁への非定常伝導伝熱
　例題2.8 円筒座標1次元非定常伝導伝熱（円柱状材料の加熱）
　例題2.9 球座標1次元非定常伝導伝熱（球状材料の加熱）
　例題2.10 球表面から外側への非定常伝導伝熱
　例題2.11 非定常伝導伝熱のLDFモデル

2.4 発熱を伴う伝導伝熱
　例題2.12 燃料棒の温度分布
　例題2.13 燃料棒の温度分布（非定常）

2.5 対流伝熱-内部流れ-
　例題2.14 平行平板間Poiseulle流れへの伝熱
　例題2.15 円管内流れへの対流伝熱（壁面温度一定）
　例題2.16 円管内流れへの対流伝熱（壁面熱流束一定）

2.6 対流伝熱-外部流れ-
2.6.1 強制対流伝熱
　例題2.17 温度境界層方程式
　例題2.18 流体による温度分布の違い

2.6.2 自然対流伝熱
　例題2.19 自然対流伝熱の速度分布・温度分布

2.7 複合伝熱
2.7.1伝導伝熱と対流伝熱
　例題2.20 缶ビールの冷却
　例題2.21 缶ビールの冷却-LDFモデルによる解法

2.7.2 フィンの伝熱
　例題2.22 矩形フィンの伝熱
　例題2.23 ピンフィンの伝熱
　例題2.24 環状フィンへの伝熱

3 物質移動
3.1 Fickの拡散法則と拡散方程式
3.2 定常拡散（定常濃度分布）
3.2.1 静止媒体中の1次元定常拡散
　例題3.1 拡散係数に位置依存性のある膜内拡散

3.2.2 静止媒体中の定常拡散(球座標)
3.2.3 静止媒体中の2次元定常拡散(直交座標)
　例題3.2 2次元定常拡散の濃度分布

3.2.4 静止媒体中の2次元定常拡散(円筒座標)
　例題3.3 シリコンウエハーの表面処理

3.3 非定常拡散
3.3.1 1次元非定常拡散(直交座標)
　例題3.4 板状材料の乾燥
　例題3.5 膜透過の遅れ時間
　例題3.6 半無限深さへの非定常拡散-ガス吸収-
　例題3.7 点源からの拡散（1次元）
　例題3.8 ステップ状濃度分布からの拡散

3.3.2 1次元非定常拡散(円筒座標)
　例題3.9 円柱状材料の乾燥（1次元非定常拡散）

3.3.3 1次元非定常拡散(球座標)
　例題3.10 吸着材内部の非定常拡散（表面濃度一定）
　例題3.11 球状物体から外側への拡散
　例題3.12 点源からの拡散（球座標）

3.3.4 非定常拡散のLDFモデル
　例題3.13 球状材料内拡散のLDFモデル

3.4 対流を伴う拡散
3.4.1 一方拡散
　例題3.14 蒸発実験から拡散係数を求める

3.4.2 対流を伴う非定常拡散-移流拡散-
　例題3.15 移流拡散・インパルス入力
　例題3.16 移流拡散・ステップ入力

3.4.3 2次元対流物質移動(直交流れへの拡散,直交座標)
　例題3.17 流下液膜へのガス吸収
　例題3.18 流下液膜への壁面からの溶解
　例題3.19 2次元Poiseuille流れへの拡散

3.4.4 2次元対流物質移動(直交流れへの拡散,円筒座標)
　例題3.20 発達円管内流れへの拡散（壁面濃度一定）
　例題3.21 点源からの拡散

3.4.5 境界層理論と対流物質移動
　例題3.22 平板上の濃度境界層方程式の数値解法

3.4.6 固定層吸着とクロマトグラフィー
　例題3.23 固定層吸着の破過曲線-シリカゲルによる空気の除湿
　例題3.24 クロマトグラフィーの溶出曲線-ガスクロマトグラフ

3.5 反応を伴う拡散
3.5.1 反応を伴う1次元拡散
　例題3.25 0次反応を伴う1次元拡散
　例題3.26 1次反応を伴う1次元拡散

3.5.2 反応を伴う1次元拡散(球座標)
　例題3.27 微生物の大きさ
　例題3.28 0次反応を伴う1次元拡散（球座標）
　例題3.29 1次反応を伴う1次元拡散（球座標）

3.5.3 反応を伴う1次元非定常拡散
　例題3.30 1次反応を伴うガス吸収（非定常）

3.5.4 反応を伴う移流拡散(混合拡散モデル)
　例題3.31 管型反応器モデル

参考文献
1) Bird,R.B., W.E.Stewart and E.N.Lightfoot: "Transport Phenomena", 2nd ed., John wiley & Sons (2002).
2) Wilkers, J.O.: "Fluid Mechanics for Chemical Engineers", 2nd ed., Pearson Education (2006).

索引

• 入門者のExcel VBA―初めての人にベストな学び方 (ブルーバックス)
• 脱入門者のExcel VBA 自力でプログラミングする極意を学ぶ (ブルーバックス)
• 理系のためのExcelグラフ入門 (ブルーバックス)
• Excelではじめる数値解析
• 『微分方程式で数学モデルを作ろう』
• 「Excel で試す非線形力学」
• 動く力学シミュレーション
• 社会現象の計算機実験―MathematicaとExcelを使って
• Excelコンピュータシミュレーション - 数学モデルを作って楽しく学ぼう
• Excelで気軽に移動現象論
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• 柳田_『反応拡散方程式』
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• Excelで操る! ここまでできる科学技術計算 第2版
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• 振動論 (新物理学シリーズ 3)
• 非線形力学 (共立物理学講座 6)
• 一般力学30講 (物理学30講シリーズ)
• 波動と非線形問題30講 (物理学30講シリーズ)
• ライフゲイムの宇宙
• パーコレーションの基本原理 (物理学叢書)