分子气动力学及气体流动的直接模拟PDF电子书下载

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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 DSMC0S.FOR程序清单 405

译者后记 431

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