稀薄氣體動(dòng)力學(xué)

內(nèi)容概要

通常的氣體動(dòng)力學(xué)方法，當(dāng)氣體分子的平均自由程與流場(chǎng)特征長度相比不可忽略時(shí)，不再適用，要采用稀薄氣體動(dòng)力學(xué)的方法。這適用于航天飛行器在高空飛行時(shí)受的力和熱，也適用于微機(jī)電系統(tǒng)和真空系統(tǒng)等離子體材料加工等21世紀(jì)技術(shù)前沿領(lǐng)域。本書系統(tǒng)、簡(jiǎn)明地闡述稀薄氣體動(dòng)力學(xué)方法，給出方法的基礎(chǔ)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(dòng)相關(guān)的前沿課題。全書共分7章。前兩章是作為學(xué)科的基礎(chǔ)引入的，第1章以空氣為對(duì)象對(duì)于分子能態(tài)結(jié)構(gòu)、能態(tài)分布以極小篇幅作了簡(jiǎn)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(chǔ)的初步。第2章對(duì)包括雙體碰撞、Boltzmann方程以及氣體的平衡態(tài)等分子動(dòng)理論的基礎(chǔ)做了必要的討論，其中包括了對(duì)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(xì)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(yīng)用于滑流領(lǐng)域的各連續(xù)介質(zhì)方程及滑流邊界條件，一些簡(jiǎn)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(lǐng)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(dòng)及低速稀薄流動(dòng)等前沿課題，包括處理內(nèi)能松弛、化學(xué)反應(yīng)的方法、用于復(fù)雜流場(chǎng)通用軟件的方法、低速稀薄流動(dòng)的信息保存（IP）方法等。    本書適合高等學(xué)校力學(xué)一航空航天專業(yè)高年級(jí)學(xué)生、研究生及從事氣動(dòng)力學(xué)和航天研究的科研人員參考閱讀。

書籍目錄

符號(hào)表緒論  第1節(jié) 稀薄氣體動(dòng)力學(xué)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(dòng)的領(lǐng)域劃分  第5節(jié) 非平衡現(xiàn)象與稀薄氣體動(dòng)力學(xué)  第6節(jié) 相似準(zhǔn)則第1章 分子結(jié)構(gòu)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(dòng)理論基礎(chǔ)  第1節(jié) 速度分布函數(shù)  第2節(jié) 宏觀量的表達(dá)  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(jì)算  第8節(jié) Maxwell輸運(yùn)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(yīng)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(dòng)量通量  第2節(jié) 作用于物體的氣動(dòng)力  第3節(jié) 表面元素的熱傳導(dǎo)  第4節(jié) 自由分子流出與熱流逸  第5節(jié) Couette流動(dòng)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(dòng)第5章 連續(xù)介質(zhì)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(jiǎn)單問題的求解  第5節(jié) 熱蠕動(dòng)與熱泳第6章 過渡領(lǐng)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(biāo)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(shí)例  第4節(jié) 內(nèi)能的激發(fā)與松弛  第5節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的模擬  第6節(jié) 復(fù)雜流場(chǎng)的計(jì)算，位置元方法  第7節(jié) 微尺度低速氣體流動(dòng)，信息保存法附錄I 氣體的性質(zhì)和分子性質(zhì)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(jī)數(shù)的取樣附錄IV Couette問題程序參考文獻(xiàn)主題詞索引

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