Boltzmann方程的簡化與計算方法(精)/高超聲速出版工程
內容大鋼
本書共分為7章。第1章為緒論，闡述稀薄氣體的基本概念與內涵、Boltzmann方程的基本性質、計算方法、氣固邊界描述面臨的挑戰與研究現狀。第2章推導廣義流體動力學的基本方程組，並在Eu高階矩封閉與絕熱假設基礎上建立非線性耦合本構模型。第3章系統地論述非線性耦合本構模型的計算方法，主要包括非線性方程的內迭代演算法和基於非結構網格的數值計算方法。第4章建立同時考慮稀薄氣體效應與高溫氣體效應的耦合模型，闡述臨近空間極端飛行環境下各類物理化學非平衡現象與稀薄流動的耦合效應。第5章從微觀粒子運動與碰撞的直接物理描述出發，建立適用於熱化學非平衡流的粒子模擬混合方法。第6章採用介觀描述全面地介紹統一氣體動理學格式和統一氣體動理學波粒子的相關方法與概念，以及基於此發展的模型拓展方法和聯合流體-粒子方法。第7章主要研究適用於非平衡流動的氣固相互作用微觀模型，建立氣體在熱非平衡態下的修正散射核模型，提出考慮表面粗糙度的普適滑移邊界條件。
本書從自由分子流到連續流、從微觀到宏觀等多個角度，系統性地論述稀薄氣體流動的最新研究進展，可供從事稀薄氣體動力學的基礎研究人員閱讀，亦可作為航空航天相關工程設計領域人員的工具書。
作者介紹
陳偉芳//趙文文//江中正//袁震宇|責編:徐楊峰
目錄
叢書序
前言
第1章 緒論
1.1 稀薄氣體流動的基本概念
1.2 Boltzmann方程的簡化理論與計算方法
1.2.1 Boltzmann方程及其屬性
1.2.2 矩方法
1.2.3 模擬粒子法
1.2.4 統一方法
1.3 氣固邊界條件
1.4 參考文獻
第2章 Boltzmann廣義流體動力學矩方程
2.1 廣義流體動力學方程
2.1.1 廣義流體動力學方程推導
2.1.2 廣義流體動力學的分佈函數
2.1.3 分佈函數的截斷與展開
2.1.4 碰撞累積項的展開處理
2.2 非線性耦合本構模型
2.2.1 Eu高階矩封閉與絕熱假設
2.2.2 非線性耦合本構模型的無量綱化
2.3 矩方程屬性探討
2.3.1 Grad矩方程和Eu修正矩方程
2.3.2 封閉理論和絕熱假設
2.3.3 一維耦合求解
2.3.4 奇異「子激波」問題
2.4 參考文獻
第3章 非線性耦合本構流體力學方程計算方法
3.1 非線性耦合本構方程的迭代演算法
3.1.1 分裂演算法
3.1.2 耦合演算法
3.1.3 時間相關演算法
3.2 非結構網格計算方法
3.3 典型流動模擬與分析
3.3.1 一維激波結構
3.3.2 二維氬氣圓柱繞流
3.3.3 三維超聲速氬氣球頭繞流
3.3.4 高超聲速飛行器雷達散射截面側向噴流
3.4 參考文獻
第4章 稀薄氣體效應與高溫氣體效應的耦合建模
4.1 高超聲速熱化學非平衡流動
4.1.1 氣體模型與高溫氣體效應
4.1.2 熱力學狀態與溫度模型
4.2 耦合轉動非平衡的非線性本構方程
4.2.1 體積黏性
4.2.2 雙溫度非線性耦合本構方程
4.2.3 典型流動數值模擬與分析
4.3 熱化學非平衡流動與非線性耦合本構關係方程的耦合計算
4.3.1 熱化學非平衡流動的NCCR方程
4.3.2 化學反應動力學模型和輸運係數
4.3.3 典型流動數值模擬與分析
4.3.4 考慮非線性振動熱流的非線性耦合本構模型
4.4 參考文獻
第5章 熱化學非平衡流動的粒子模擬
5.1 直接模擬蒙特卡羅方法
5.1.1 分子搜索技術
5.1.2 分子碰撞的計算過程
5.1.3 熱力學非平衡模型
5.1.4 邊界條件處理方法
5.1.5 化學反應碰撞理論
5.1.6 其他關鍵技術
5.2 平衡粒子模擬方法
5.2.1 平動能抽樣方法
5.2.2 轉動能抽樣方法
5.2.3 多組分的平衡粒子模擬方法
5.3 熱化學非平衡流動的粒子模擬混合方法
5.3.1 IPSHM的數值計算
5.3.2 熱化學非平衡流動的IPSHM
5.4 典型流動數值模擬與分析
5.4.1 圓柱-裙模型外流場數值計算
5.4.2 高超聲速圓球繞流數值計算
5.4.3 三維Orion外形的數值計算
5.5 參考文獻
第6章 統一氣體動理學方法
6.1 統一氣體動理學波粒子方法
6.1.1 BGK模型的性質
6.1.2 BGK積分解與粒子演化
6.1.3 統一氣體動理學粒子方法
6.1.4 統一氣體動理學波粒子方法
6.2 統一氣體動理學波粒子方法的模型拓展
6.2.1 複雜分佈函數採樣的蒙特卡羅方法
6.2.2 基於ESBGK模型的UGKWP方法
6.2.3 基於SBGK及其保正模型的UGKWP方法
6.2.4 基於激波結構的BGK模型驗證與分析
6.3 基於N-S方程簡化的聯合流體-粒子方法
6.3.1 聯合流體-粒子方法
6.3.2 動力學格式簡化分析
6.3.3 聯合流體粒子方法的複雜物理場拓展能力分析
6.3.4 高超聲速圓柱繞流
6.4 參考文獻
第7章 熱非平衡氣固相互作用模型與粗糙滑移邊界
7.1 熱非平衡態雙原子氣體的氣固相互作用建模與
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