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所在平台: Udemy |
课程主页: https://www.udemy.com/course/lattice-boltzmann-method-ii/
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Coursera Python科学技術計算入門 【流体 専門コース】Ⅱ 课程总结 本课程是“Pythonによる科学技術計算入門”公开课的进阶与专业课程，专注于数值流体力学（CFD）领域，特别是格子玻尔兹曼方法（LBM）。课程Ⅱ将从已完成LBM基础理解与实现的基础上开始，着重讲解与实践湍流。 **核心内容：** * **数值流体力学（CFD）：** 学习CFD的基本原理，即通过数值方法求解流体控制方程（Navier-Stokes方程）来模拟流体流动。 * **格子玻尔兹曼方法（LBM）：** 深入理解LBM作为一种新兴CFD方法，其完全显式方法与并行计算（尤其是GPU加速）的高度兼容性。课程将使用CuPy实现GPU并行计算，目标是实现可直接用于软件开发的实用级代码。 * **湍流（Turbulence）：** 聚焦于湍流的定义、CFD方法与湍流的关系，以及LBM在湍流模拟中的应用。 * **MRT（Multiple Relaxation Time）模型：** 在完成课程I中SRT模型实现的基础上，深入学习MRT模型的理论并进行详细实现。课程将利用Sympy的元编程技术进行高级实现，旨在降低MRT的复杂性。 **课程亮点：** * **世界首个系统化、专业化的LBM课程**，聚焦于湍流。 * **全代码实现（Full Scratch）：** 在Google Colab环境下的Notebook中，与讲师一同从零开始实现算法，无需预设GPU环境。 * **GPU加速（CuPy）：** 利用GPU并行计算极大提升计算效率，代码具有很高的实用性。 * **面向高阶学习者：** 适合对高精度科学技术计算感兴趣的学生、研究人员（包括硕士、博士、博士后）以及希望从头开发CFD软件的专业人士。 * **实现高Reynolds数二维LBM计算**。 课程结束后，学员将能够进行高Reynolds数下的二维LBM计算，并掌握先进的MRT模型实现技术。
【このコースは誰に向けたものか？】本コースは、Udemy講座【Pythonによる科学技術計算入門】の応用コース・専門コースにあたります。このコースでは数値流体力学にフォーカスし、流体力学とは何か？、数値流体力学の基礎、また新しい数値流体力学手法である格子ボルツマン法について特に原理的な部分を学ぶコースです。このコースは格子ボルツマン法を体系的かつ専門に学べる世界初のコースとなります。このコースはコースⅡになります。格子ボルツマン法の基礎的な理解・実装を完了した状態から開始し、特に乱流にフォーカスして解説・実装を行っていきます。【こんな方に向いています】・専門的かつハイレベルな科学技術計算に興味のある学生さんや社会人の方・企業や国の研究機関で働いている研究員の方・大学の修士課程や博士課程の方・ポスドクの方・市販の数値流体力学ソフトを使うのではなく内製のソフトウェア開発をフルスクラッチで行いたい方【フルスクラッチで一緒に実装します】Google Colab環境でnotebook上にフルスクラッチでアルゴリズムの実装を行います。特にCupyを使ったGPUによる並列計算を採用している為、完成されたコードは実用的でそのままソフトウェア開発に活かせるレベルになります。またGoogle Colab環境なので仮にデスクトップ + GPUという環境を用意できなかったとしても本講座を受講する事が可能です。【数値流体力学とは?】数値流体力学とは科学技術計算の１つの分野で流体の支配方程式であるNavier-Stokes方程式を数値的に解くことで、流体の流れをシミュレーションにより調べる手法です。【格子ボルツマン法とは?】格子ボルツマン法は2000年代に入って、急速に発展している数値流体力学の新しい手法となります。特に完全陽解法という性質から並列計算と相性が良く、GPUにより高速化が可能です。今回、CUDAによる実装を行いますが、逐次計算の100倍以上の高速化が可能です。【何が学べる？】本コースは専門コースのⅡになります。このコースでは乱流にフォーカスし、乱流とは何か？乱流と数値流体力学手法、そしてLBMと乱流について学ぶことができます。コースⅠで実装したSRTを拡張したMRT(Multiple Relaxation Time)モデルについて理論的な解説と実装を丁寧に行います。特に一見、難しそうなMRTの実装をSympyによるメタプログラミングを活用した先進的な実装に取り組みます。コースⅡの内容を修了すると2次元LBMの高いReynolds数までの計算が可能になります。詳細についてはコース概要の動画もご覧ください。
