情報処理学会第82回全国大会中高生情報学研究コンテスト ポスターセッション発表

暖かい東側天井と寒い西側床……Excelのセルを「メッシュ」に見立て、熱伝導方程式で検証

チーム名:中央大学附属高等学校B

泉 裕人くん(中央大学附属高等学校[東京] 3年)

(2020年3月取材)

「Excelを用いた熱伝導の数値シミュレーション」

 

■発表の内容

 

私が通う中央大学附属高校の教室棟は、東側高階の教室が暖かく、西側地階の教室が寒いという特徴がある。このように一つの建物内に温度差ができるのは、場所により日当たりが異なることが原因であると考えられる。

 

そこで私は、この身近な現象のシミュレーションによる検証を試みた。具体的には、日当たりがよく暖まりやすい屋上を高温熱源、建物の下で日の当たらない地面を低温熱源とみなし,建物内の温度の時間変化を熱伝導方程式の定常問題として扱い,解析対象をメッシュに分割する差分法を用いて解くことで解析した。実験では,単純な環境として体育館をモデルにシミュレーションを行った。結果は,建物の屋上側から地階に向かって時間とともに温度勾配が生じる様子が可視化され,建物内のある地点では最終的に一定の温度に収束する様子が示された。このような身近な現象のシミュレーションは,普段の授業において生徒の興味関心を高めるのに役立つと期待している。

 

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■今回発表した研究を始めた理由や経緯は?

 

卒業研究のテーマを決める際に、普段利用している校舎について抱いた疑問を明らかにして、問題解決をしたいと思ったからです。

 

■今回の研究にかかった時間は?

 

9か月ほどかかりました。

■今回の研究で苦労したことは?

 

どのようなアプローチで、研究を進めていくかを考えるのに苦労しました。また、結果が出た後も、それを伝えるための資料作りが大変でした。

 

■「ココは工夫した!」「ココを見てほしい」という点は?

 

Excelを用いたことで、計算結果の時間変遷の様子がわかりやすく表現できたことに注目してほしいです。

 

■オンラインの発表と実際の会場での発表のどちらがよかったと思ますか?

 

私としては、「話す」ということに幾分かの自信があるので、実際の会場で発表をする方がよかったです。また、アドバイスがもらいやすいことも、オンラインにはない利点だと思っています。

 

■今後「こんなものを作ってみたい!」「こんな研究をしてみたい」と思うことは?

 

今回の研究で2次元モデルの作成をしたので、3次元モデルで、よりわかりやすい図示をできるようにしたいと思っています。

 

泉くんの発表は、中高生研究賞入選を受賞しました。

 

第82回情報処理学会全国大会中高生情報学研究コンテスト ポスター発表より

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