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格子Boltzmann方法(從入門到精通力學研究生系列教材)

  • 作者：編者:黃海波//劉魁|責編:李金平
  • 出版社：中國科大
  • ISBN：9787312055966
  • 出版日期：2023/03/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：218
人民幣：RMB 48 元      售價：元
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內容大鋼
    經過30年的發展，格子Boltzmann方法（LBM）已經成為強大的不可壓縮流數值模擬工具，特別適用於流固耦合、多相流及顆粒流的模擬。本書首先介紹了連續Boltzmann方程的推導以及將其離散成格子Boltzmann方程的過程；然後講解了進出口邊界、曲面無滑移邊界處理方法以及LBM流固耦合方法、氣液多相流模型。書中同時提供了單相和多相LBM模擬程序。講解深入淺出，可使讀者快速掌握LBM原理及其編程技術，為模擬解決複雜流體力學問題打下基礎。
作者介紹
編者:黃海波//劉魁|責編:李金平
目錄
前言
第1章  緒論
  1.1  什麼是格子Boltzmann方法
  1.2  與傳統計算流體力學的關係
    1.2.1  分子動力學
    1.2.2  有限體積法
  1.3  LBM可模擬的流動問題、適用範圍
  1.4  LBM軟體公司和開源軟體
第2章  連續Boltzmann方程
  2.1  從基元碰撞到Boltzmann方程
  2.2  Boltzmann方程的重要特性：H定理
  2.3  碰撞過程的不變數
  2.4  Maxwell平衡態分佈函數
第3章  連續Boltzmann方程與流體力學方程
第4章  連續Boltzmann方程的離散
  4.1  BGK近似
  4.2  連續Boltzmann方程到格子：Boltzmann方程
  4.3  格子Boltzmann方程的模型：DnQm模型
  4.4  離散：Boltzmann方程到流體力學方程組
  4.5  LBM中的外力
    4.5.1  外力項方案
    4.5.2  5種方案的評述
    4.5.3  5種方案的分析
第5章  格子Boltzmann方法的編程
  5.1  LBM編程流程
  5.2  參數的轉換
  5.3  實例：方腔頂蓋流的LBM模擬
    5.3.1  問題描述
    5.3.2  演算法簡介
    5.3.3  結果分析
第6章  LBM中邊界條件的處理
  6.1  平直壁面無滑移邊界條件
    6.1.1  反彈格式
    6.1.2  非平衡態反彈方法
    6.1.3  鏡面反彈處理對稱邊界條件
  6.2  進出口周期性邊界條件
  6.3  進出口壓力、速度邊界條件
    6.3.1  進出口平衡態格式
    6.3.2  進出口非平衡態反彈方法
    6.3.3  進出口非平衡態外推法
  6.4  曲面無滑移邊界條件
    6.4.1  插值反彈法
    6.4.2  非平衡態外推法
  6.5  運動固體受力的計算
第7章  浸沒邊界法
  7.1  簡介
  7.2  反饋力IB方法
  7.3  直接力IB方法
  7.4  IB-LBM流固耦合模擬顯式迭代演算法流程圖
  7.5  計算程序示例

第8章  Shan-Chen多相流模型
  8.1  多相流
    8.1.1  顏色梯度模型
    8.1.2  Shah-Chen模型
    8.1.3  自由能模型
    8.1.4  界面跟蹤模型
    8.1.5  模型比較
  8.2  單組分多相Shan-Chen模型
    8.2.1  SC模型中的平衡速度
    8.2.2  粒子間相互作用力
    8.2.3  與有限差分的關係
    8.2.4  二階空間導數
    8.2.5  典型的狀態方程
    8.2.6  聲速中的溫度與實際溫度的差別
    8.2.7  熱力學一致性
    8.2.8  原始SCMP LBM模型中的狀態方程
    8.2.9  將其他EOS融入SC模型中
    8.2.10  接觸角
  8.3  SC模型中的體積力項
  8.4  多組分SC LBM模型
  8.5  單組分兩相模擬液滴與壁面接觸的Fortran程序
第9章  自由能兩相流模型
  9.1  Swift自由能單組分兩相流LBM
    9.1.1  模型簡介
    9.1.2  平衡態分佈函數(D2Q9模型)中係數的推導
  9.2  Chapman-Enskog展開
  9.3  Galileo不變性
  9.4  相變模擬
  9.5  接觸角
    9.5.1  如何設定接觸角
    9.5.2  數值驗證
  9.6  自由能：D2Q9模型代碼
第10章  格子Boltzmann相場方法
  10.1  相場模型
    10.1.1  Cahn-Hilliard方程
    10.1.2  質量守恆的局部Allen一Cahn方程
  10.2  HCZ模型簡介
  10.3  界面追蹤方程
    10.3.1  界面追蹤方程的數值求解
    10.3.2  N-S方程的數值求解
第11章  I,BM中的多塊網格與非均勻網格
  11.1  多塊網格
  11.2  非均勻網格中的LBM
    11.2.1  插值LBM
    11.2.2  微分LBM
    11.2.3  Taylor展開和最小二乘法Boltzmann方法(TLLBM)
    11.2.4  Runge-Kutta法
附錄A  Hermite多項式展開
  A.1  Hermite多項式的定義和性質
  A.2  平衡態分佈函數的Hermite級數展開

  A.3  平衡態分佈函數的速度離散
附錄B  方腔頂蓋流LBM計算程序
附錄C  格式精度的度量
附錄D  人工可壓縮性方法
  D.1  簡介
  D.2  處理方腔頂蓋流問題
  D.3  計算程序
附錄E  通過高斯積分公式得到D2Q7離散速度模型
附錄F  高斯積分
參考文獻

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