分子气动力学及气体流动的直接模拟

高超声速出版工程目录

丛书序

原著作者中文版序

序

符号列表

第1章 分子模型/1

1.1 引言/1

1.2 分子描述的要求/2

1.3 简单稀疏气体/4

1.4 简单气体的宏观量/8

1.5 扩展到混合气体/14

1.6 分子的数量级/18

1.7 真实气体效应/21

参考文献/26

第2章 二体弹性碰撞/27

2.1 动量和能量考量/27

2.2 碰撞参数和碰撞截面/30

2.3 碰撞动力学/31

2.4 逆幂律模型/33

2.5 硬球模型/35

2.6 可变硬球模型/37

2.7 可变软球模型/37

2.8 麦克斯韦模型/39

2.9 包含吸引势的模型/40

2.10 GHS模型/40

2.11 一般性评论/40

参考文献/41

第3章 基础动理学理论/42

3.1 速度分布函数/42

3.2 玻尔兹曼方程/45

3.3 矩方程和守恒方程/49

3.4 H定理和平衡/56

3.5 Chapman-Enskog理论/59

参考文献/69

第4章 平衡气体性质/71

4.1 空间性质/71

4.2 通量性质/75

4.3 简单气体中的碰撞量/81

4.4 混合气体中的碰撞量/89

4.5 与固体壁面的平衡/91

参考文献/91

第5章 非弹性碰撞和壁面相互作用/92

5.1 具有转动能的分子/92

5.2 粗球模型/93

5.3 简单气体中的Larsen-Borgnakke模型/96

5.4 混合气体中的Larsen-Borgnakke模型/100

5.5 通用Larsen-Borgnakke分布/102

5.6 振动能和电子能/105

5.7 弛豫率/109

5.8 气体壁面相互作用/110

参考文献/113

第6章 化学反应和热辐射/115

6.1 简介/115

6.2 双分子反应的碰撞理论/116

6.3 给定反应速率的反应截面/117

6.4 拓展到三分子反应/120

6.5 化学平衡/121

6.6 平衡碰撞理论/123

6.7 离解-复合反应/125

6.8 交换反应和电离反应/131

6.9 转动辐射的经典模型/135

6.10 键-键热辐射/136

参考文献/137

第7章 无碰撞流动/139

7.1 双峰分布/139

7.2 分子溢出和蒸发/142

7.3 一维定常流动/145

7.4 一维非定常流动/147

7.5 自由分子空气动力学/153

7.6 热泳/163

7.7 多次反射的流动/165

参考文献/171

第8章 过渡区流动的分析方法/172

8.1 方法分类/172

8.2 矩方法/173

8.3 模型方程/183

参考文献/185

第9章 过渡区流动的数值方法/187

9.1 方法分类/187

9.2 直接玻尔兹曼CFD/188

9.3 确定性模拟/189

9.4 概率性模拟方法/190

9.5 离散方法/192

参考文献/193

第10章 直接模拟相关的一般性问题/195

10.1 简介/195

10.2 与玻尔兹曼方程的关系/195

10.3 变量的正则化或量纲化/197

10.4 统计散射和随机游走/198

10.5 计算近似/200

参考文献/202

第11章 均匀气体中的DSMC方案/203

11.1 碰撞抽样方法/203

11.2 碰撞测试程序/205

11.3 转动弛豫和平衡/211

11.4 振动激发/220

11.5 离解和复合/226

11.6 涨落和相关性/232

参考文献/236

第12章 一维定常流动/237

12.1 一维流动通用程序/237

12.2 氩气的黏性系数/241

12.3 氩气-氦气混合气体的黏性/248

12.4 氮气的普朗特数/249

12.5 氩气的自扩散系数/250

12.6 氩气-氦气混合气体的质量扩散/252

12.7 热扩散/253

12.8 扩散热效应/256

12.9 过渡区的热传导/258

12.10 膨胀中的连续流失效/259

12.11 正则激波/263

12.12 驻点线流动/280

12.13 绝热大气/284

12.14 气体离心机/286

参考文献/288

第13章 一维非定常流动/290

13.1 非定常流动的通用程序/290

13.2 强激波的形成/291

13.3 强激波的反射/294

13.4 弱激波的形成/296

13.5 完全稀疏波/298

13.6 球状爆聚激波/301

13.7 柱状腔的坍塌/304

参考文献/306

第14章 二维流动/307

14.1 DSMC计算的网格/307

14.2 二维流动的DSMC程序/311

14.3 超声速前缘问题/312

14.4 网格尺寸效应/317

14.5 涡的形成/319

14.6 超声速钝体问题/322

14.7 钝头体流动中的扩散/326

14.8 入射时的平板/328

14.9 Prandtl-Meyer流膨胀/335

参考文献/337

第15章 轴对称流动/338

15.1 轴对称流动的方案/338

15.2 径向权重因子/340

15.3 平头圆柱绕流/342

15.4 Taylor-Couette流动/345

15.5 超声速涡流的法向影响/350

15.6 卫星污染问题/352

参考文献/353

第16章 三维流动 355

16.1 通用考量/355

16.2 超声速角落流动/359

16.3 入射有限展向平板/365

16.4 法向入射羽流的角落流动/368

16.5 结束性评论/370

参考文献/370

附录A 代表性气体性质/371

附录B 概率函数和相关积分/379

附录C 从给定分布抽样/386

附录D 程序FMF.FOR清单/392

附录E 数值假象/395

附录F DSMC演示程序总结/402

附录G DSMC 0S.FOR程序清单/405

译者后记/431