稀薄气体动力学沈青著（近代空气动力学丛书）

书籍推荐 · 发表于 2019-7-4 21:15:12

稀薄气体动力学沈青著（近代空气动力学丛书）

通常的气体动力学方法，当气体分子的平均自由程与流场特征长度相比不可忽略时，不再适用，要采用稀薄气体动力学的方法。这适用于航天飞行器在高空飞行时受的力和热，也适用于微机电系统和真空系统等离子体材料加工等21世纪技术前沿领域。本书系统、简明地阐述稀薄气体动力学方法，给出方法的基础并着重介绍直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法以及与低速稀薄气体流动相关的前沿课题。全书共分7章。前两章是作为学科的基础引入的，第1章以空气为对象对于分子能态结构、能态分布以极小篇幅作了简要概括的叙述，以作为了解稀薄气流非平衡现象物理基础的初步。第2章对包括双体碰撞、Boltzmann方程以及气体的平衡态等分子动理论的基础做了必要的讨论，其中包括了对唯像论分子相互作用模型、变径硬球（VHS）、变径软球（VSS）和概括化硬球（GHS）等模型的介绍。第3章讨论了各种分子和表面的相互作用模型，包括反映细致平衡的互易原理和基于此原理的CLL模型的阐述。第4章讨论自由分子流。第5章讨论应用于滑流领域的各连续介质方程及滑流边界条件，一些简单解以及热泳问题。第6章则较全面、概括地介绍了求解过程领域中的各种解析和数值方法。第7章介绍了直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法，讨论了非平衡流动及低速稀薄流动等前沿课题，包括处理内能松弛、化学反应的方法、用于复杂流场通用软件的方法、低速稀薄流动的信息保存（IP）方法等。
本书适合高等学校力学一航空航天专业高年级学生、研究生及从事气动力学和航天研究的科研人员参考阅读。
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第1节稀薄气体动力学的提出
第2节气体的分子模型
第3节分子平均自由程
第4节流动的领域划分
第5节非平衡现象与稀薄气体动力学
第6节相似准则
第1章分子结构与能态
第1节双原子分子
第2节分子的能态分布
第3节分子的内能、内自由度和内能分布函数
第2章分子动理论基础
第1节速度分布函数
第2节宏观量的表达
第3节分子的双体碰撞模型
第4节碰撞截面与分子模型
第5节 Boltzmann方程
第6节碰撞积分与气体分子的总碰撞数
第7节碰撞积分的计算
第8节 Maxwell输运方程——矩方程
第9节 Maxwell分布
第10节气体的平衡态
第11节 8速度气体模型
第12节混合气体
第3章分子表面相互作用
第1节引言
第2节镜面反射与漫反射，适应系数
第3节互易性原理
第4节 CLL分子表面相互作用模型
第4章自由分子流
第1节气体中的分子数目通量和动量通量
第2节作用于物体的气动力
第3节表面元素的热传导
第4节自由分子流出与热流逸
第5节 Couette流动与平板间的传热问题
第6节无碰撞Boltzmann方程的通解，非定常流动
第5章连续介质模型
第1节引言
第2节基本方程
第3节滑流边界条件
第4节一些简单问题的求解
第5节热蠕动与热泳
第6章过渡领域
第1节概述
第2节线化的BoltzmanN方程
第3节矩方法
第4节模型方程
第5节有限差分法
第6节间断纵坐标方法
第7节积分方法
第8节直接模拟方法
第7章直接模拟Monte方法
第1节引言
第2节碰撞的取样
第3节 DSMC方法求解问题实例
第4节内能的激发与松弛
第5节化学反应的模拟
第6节复杂流场的计算，位置元方法
第7节微尺度低速气体流动，信息保存法
附录I 气体的性质和分子性质
附录II 分布函数求矩遇到的积分
附录III 具有给定分布的随机数的取样
附录IV Couette问题程序