稀薄气体动力学计算

内容简介

《稀薄气体动力学计算》系统介绍了稀薄气体动力学的基本理论、基本方程和基本方法，讲述了高超声速再人飞行时稀薄气体DSMC的数值算法。
　　《稀薄气体动力学计算》是一部从基础到前沿、关于稀薄气体输运理论与数值计算方面的学术专著，是一部研究与计算在地球大气层以及火星大气层中作高超声速稀薄流动问题的学术专著，在国内外并不多见。从这个意义上讲，《稀薄气体动力学计算》的出版，填补了稀薄流动问题的缺憾。
　　《稀薄气体动力学计算》中以简明扼要的论述使读者对稀薄气体动力学的计算全貌与前沿课题均有所了解。可供高等院校和科研单位从事流体力学和航空航天专业的研究生和科研人员参考，也可作为从事航天飞行器热防护以及星际航行时气动力辅助变轨控制领域研究人员的参考书和工具书。

目录

第1章 气体动理学理论基础及其非平衡统计力学中的三种描述
1.1 微观层次的描述及其Liouville方程
1.2 动理学层次的描述以及BBgKY方程链
1.3 单粒子分布函数及其输运方程
1.4 中子与光子的输运方程
1.5 高能带电粒子以及电离气体、等离子体中的输运方程
1.6 流体力学层次的描述及其流体力学方程组的导出
1.7 考虑系统粒子之间反应的输运方程
1.7.1 关于□的表达式
1.7.2 关于□的表达式
1.7.3 关于□的表达式
1.7.4 考虑粒子间多体反应时输运方程右端项的一般表达式
1.7.5 反应系统的化学动力学方程
第2章 稀薄气体动力学的基本方程及逐次逼近解法
2.1 liouville方程与Boltzmann方程间的关系和区别
2.2 Boltzmann方程的守恒性质及其宏观守恒方程
2.3 单原子分子、多组元气体的Boltzmann方程
2.3.1 单组元、单原子分子的Boltzmann方程
2.3.2 多组元、单原子分子气体的Boltzmann方程
2.4 单组元、多原子分子、考虑分子内部量子数及简并度的Boltzmann方程
2.5 多组元、多原子分子的广义Boltzmann方程
2.6 Boltzmann方程的Chapman-Enskog逐级逼近解法
2.6.1 Boltzmann方程的无量纲化以及量级分析
2.6.2 Chapman-Enskog的逐级逼近解法
2.6.3 分布函数的零级近似解
2.6.4 分布函数的一级近似解
2.6.5 分布函数的二级近似解
2.7 BGK模型方程
2.7.1 碰撞模型应具备的主要性质
2.7.2 BGK方程及其基本性质
2.7.3 BGK方程的局限性
2.8 求解过渡区Boltzmann方程几种方法的概述
2.8.1 Grad的13矩方法
2.8.2 求解Boltzmann方程的Monte Carlo有限差分方法
2.8.3 广义Boltzmann方程的有限差分Monte Carlo方法
2.9 格子Boltzmann模型及其发展
2.9.1 LGA模型及其发展
2.9.2 LBE模型及其主要发展概述
第3章 DSMC算法及其典型算例分析
3.1 非结构网格下模拟分子的追踪办法
3.2 热力学碰撞传能与化学反应的几种类型
3.3 三维DSMC算法以及源程序的总框图
3.4 Ballute减速装置再人地球大气层的飞行问题
3.5 Ballute减速装置进入火星大气层的飞行问题
3.6 Apollo再入地球大气层的三维绕流计算与分析
3.7 Orion再入地球大气层的三维绕流计算与分析
3.8 Mars Pathfinder进入火星大气层的三维绕流计算与分析
3.9 Mars Microprobe进入火星大气层的三维绕流计算与分析
第4章 小Knudsen数特征区及其在再入飞行计算中的应用
4.1 再入飞行中计算高超声速绕流的两类物理模型及其源程序
4.1.1 广义Navier-Stokes模型及其源程序
4.1.2 DSMC的基本算法以及源程序总框图
4.2 选用广义N-S模型计算特征区内RAM-CⅡ算例
4.3 选用广义N-S模型计算特征区内OREX算例
4.4 选用广义N-S模型计算特征区内Orion算例
4.5 选用DSMC模型计算特征区内RAM-CⅡ算例
4.6 选用DSMC模型计算特征区内OREX算例
4.7 选用DSMC模型计算特征区内Orion算例
4.8 小Knudsen数特征区及其初步分析
参考文献