稀薄氣體動力學

內(nèi)容概要

通常的氣體動力學方法，當氣體分子的平均自由程與流場特征長度相比不可忽略時，不再適用，要采用稀薄氣體動力學的方法。這適用于航天飛行器在高空飛行時受的力和熱，也適用于微機電系統(tǒng)和真空系統(tǒng)等離子體材料加工等21世紀技術前沿領域。本書系統(tǒng)、簡明地闡述稀薄氣體動力學方法，給出方法的基礎并著重介紹直接模擬Monte Carlo(DSMC)方法以及與低速稀薄氣體流動相關的前沿課題。全書共分7章。前兩章是作為學科的基礎引入的，第1章以空氣為對象對于分子能態(tài)結構、能態(tài)分布以極小篇幅作了簡要概括的敘述，以作為了解稀薄氣流非平衡現(xiàn)象物理基礎的初步。第2章對包括雙體碰撞、Boltzmann方程以及氣體的平衡態(tài)等分子動理論的基礎做了必要的討論，其中包括了對唯像論分子相互作用模型、變徑硬球（VHS）、變徑軟球（VSS）和概括化硬球（GHS）等模型的介紹。第3章討論了各種分子和表面的相互作用模型，包括反映細致平衡的互易原理和基于此原理的CLL模型的闡述。第4章討論自由分子流。第5章討論應用于滑流領域的各連續(xù)介質方程及滑流邊界條件，一些簡單解以及熱泳問題。第6章則較全面、概括地介紹了求解過程領域中的各種解析和數(shù)值方法。第7章介紹了直接模擬Monte Carlo(DSMC)方法，討論了非平衡流動及低速稀薄流動等前沿課題，包括處理內(nèi)能松弛、化學反應的方法、用于復雜流場通用軟件的方法、低速稀薄流動的信息保存（IP）方法等。    本書適合高等學校力學一航空航天專業(yè)高年級學生、研究生及從事氣動力學和航天研究的科研人員參考閱讀。

書籍目錄

符號表緒論  第1節(jié) 稀薄氣體動力學的提出  第2節(jié) 氣體的分子模型  第3節(jié) 分子平均自由程  第4節(jié) 流動的領域劃分  第5節(jié) 非平衡現(xiàn)象與稀薄氣體動力學  第6節(jié) 相似準則第1章 分子結構與能態(tài)  第1節(jié) 雙原子分子  第2節(jié) 分子的能態(tài)分布  第3節(jié) 分子的內(nèi)能、內(nèi)自由度和內(nèi)能分布函數(shù)第2章 分子動理論基礎  第1節(jié) 速度分布函數(shù)  第2節(jié) 宏觀量的表達  第3節(jié) 分子的雙體碰撞模型  第4節(jié) 碰撞截面與分子模型  第5節(jié) Boltzmann方程  第6節(jié) 碰撞積分與氣體分子的總碰撞數(shù)  第7節(jié) 碰撞積分的計算  第8節(jié) Maxwell輸運方程——矩方程  第9節(jié) Maxwell分布  第10節(jié)	氣體的平衡態(tài)  第11節(jié)	8速度氣體模型  第12節(jié)	混合氣體第3章 分子表面相互作用  第1節(jié) 引言  第2節(jié) 鏡面反射與漫反射，適應系數(shù)  第3節(jié) 互易性原理  第4節(jié) CLL分子表面相互作用模型第4章 自由分子流  第1節(jié) 氣體中的分子數(shù)目通量和動量通量  第2節(jié) 作用于物體的氣動力  第3節(jié) 表面元素的熱傳導  第4節(jié) 自由分子流出與熱流逸  第5節(jié) Couette流動與平板間的傳熱問題  第6節(jié) 無碰撞Boltzmann方程的通解，非定常流動第5章 連續(xù)介質模型  第1節(jié) 引言  第2節(jié) 基本方程  第3節(jié) 滑流邊界條件  第4節(jié) 一些簡單問題的求解  第5節(jié) 熱蠕動與熱泳第6章 過渡領域  第1節(jié) 概述  第2節(jié) 線化的BoltzmanN方程  第3節(jié) 矩方法  第4節(jié) 模型方程  第5節(jié) 有限差分法  第6節(jié) 間斷縱坐標方法  第7節(jié) 積分方法  第8節(jié) 直接模擬方法第7章 直接模擬Monte方法  第1節(jié) 引言  第2節(jié) 碰撞的取樣  第3節(jié) DSMC方法求解問題實例  第4節(jié) 內(nèi)能的激發(fā)與松弛  第5節(jié) 化學反應的模擬  第6節(jié) 復雜流場的計算，位置元方法  第7節(jié) 微尺度低速氣體流動，信息保存法附錄I 氣體的性質和分子性質附錄II 分布函數(shù)求矩遇到的積分附錄III 具有給定分布的隨機數(shù)的取樣附錄IV Couette問題程序參考文獻主題詞索引

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