稀薄气体动力学矩方法及数值模拟
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作者陈伟芳,赵文文 著
出版社科学出版社
ISBN9787030554390
出版时间2017-12
装帧精装
开本其他
定价128元
货号1201672608
上书时间2024-11-20
商品详情
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作者简介
陈伟芳，1970年生，湖南邵阳人，博士，浙江大学航空航天学院教授、博士生导师。自1991年9月起一直从事稀薄气体动力学的理论与计算方法研究，1998年6月获国防科技大学博士学位，导师曹鹤荪教授和吴其芬教授。曾任总装备部重大工程论证专家委员会专家、国家“863”高科技计划专家，现任军委科技委科技创新特区项目专家、航天科技集团重大工程专家委员会专家、浙江大学临近空间飞行器研究中心主任。近年来，主持完成了包括国家自然科学基金项目、国家“863”高技术研究发展计划项目、国家重大工程专项等科学研究项目近40项。在国内外期刊发表科研论文50余篇，其中被SCI/EI检索近30篇，撰写国防科技报告20余篇，获得部委级科技进步三等奖2项，著有《稀薄气体动力学》（2004年）和《高温稀薄气体热化学非平衡流动的DSMC方法》（1999年）。
赵文文，1987年生，湖北宜昌人，博士，浙江大学先进技术研究院讲师。2009年毕业于西北工业大学动力与能源学院，获得飞行器动力工程工学学士学位；2014年毕、出于浙江大学航空航天学院，获得流体力学博士学位；2013～2014年获得国家留学基金委资助，赴美国圣路易斯华盛顿大学应用科学与工程学院进行博士联合培养。2015年4月进入浙江大学先进技术研究院工作，成为浙江大学临近空间飞行器研究中心主要技术骨干。近年来，紧密围绕国家重大战略需求，重点针对临近空间稀薄气体动力学矩方法理论及高超声速空气动力学数值计算方法开展了相关研究工作，并取得了一系列富有新意的研究成果。
目录
丛书序
序言
前言
第一章绪论
1.1Boltzmann方程研究进展
1.2矩方法研究进展
1.2.1Chapman—Enskog展开与Burnett方程
1.2.2Hilbert展开与Grad方程
1.2.3非线性本构关系理论
1.3稀薄气体动力学与临近空间飞行器
1.4本书主要内容
参考文献
第二章Boltzmann方程与速度矩
2.1基本概念
2.1.1理想气体与分子平均自由程
2.1.2宏观物理量的微观描述
2.1.3速度分布函数
2.2Boltzmann方程
2.2.1速度分布函数f的时空演化
2.2.2Boltzmann方程的假设与一般形式
2.2.3麦克斯韦分布函数与平衡态
2.2.4边界条件的微观表达形式
2.2.5Boltzmann模型方程
2.3矩与输运方程
2.3.1单组分相密度的矩
2.3.2混合气体相密度的矩
2.3.3输运方程
2.4Boltzmann—H定理与熵
2.4.1Boltzmann—H定理
2.4.2熵和Boltzmann方程不可逆性
2.4.3Gibbs悖论
2.5Chapman—Enskog展开方法
参考文献
第三章Burnett方程及其稳定性分析
3.1Burnett方程一般形式
3.2原始Burnett方程
3.3常规Burnett方程
3.4增广Burnett方程
3.5Woods方程与BGK—Burnett方程
3.6正则化Burnett方程
3.7简化常规Burnett方程
3.8Burnett方程线性稳定性与熵增分析
3.8.1Burnett方程线性稳定性分析
3.8.2Burnett方程的熵输运及熵增分析
参考文献
第四章量热完全气体Burnett方程数值模拟
4.1激波结构问题
4.1.1激波结构特点与关键特征参数
4.1.2激波结构计算稳定性与网格敛散性分析
4.1.3激波结构计算模拟
4.2微尺度Couette流动问题
4.2.1控制方程
4.2.2边界条件
4.2.3计算方法
4.2.4算例分析
4.3量热完全气体Burnett方程形式
4.4空间差分格式与通量分裂方法
4.4.1有限体积空间离散方法
4.4.2MUSCL插值方法
4.4.3通量分裂方法与AUSM类格式
4.5时间隐式处理
4.5.1隐式时间离散方法的一般形式
4.5.2LU—SGS方法
4.5.3时间步长计算与黏性项近似隐式处理
4.6初边值条件
4.6.1流场初始条件与虚拟网格
4.6.2边界条件
4.6.3多块网格与并行计算
4.7典型流动数值模拟与分析
4.7.1二维高超声速圆柱绕流
4.7.2三维高超声速球头绕流
4.7.3三维双曲钝锥再入流动
4.7.4三维空心扩张圆管
4.7.5三维高超声速尖双锥飞行器
4.7.6三维高超声速类HTV—2飞行器
参考文献
第五章考虑高温气体效应的Burnett方程流动数值模拟
5.1高温气体热力学与化学非平衡理论
5.1.1气体模型与高温气体效应
5.1.2热力学状态与温度模型
5.1.3化学平衡流、非平衡流与冻结流
5.2高温热化学非平衡流动控制方程
5.2.1振动能化学非平衡流Burnett方程直角坐标形式
5.2.2化学反应动力学模型
5.2.3热力学关系
5.2.4混合气体输运系数
5.3非平衡流数值计算方法
5.3.1控制方程定解条件
5.3.2数值离散与差分格式
5.3.3化学反应源项点隐式处理
5.3.4热力学温度的求解
5.4典型流动数值模拟与分析
5.4.1二维高超声速圆柱绕流
5.4.2三维高超声速球头绕流
5.4.3三维高超声速钝锥绕流
参考文献
第六章Grad矩方法及正则化方法
6.1基于Grad方法的矩封闭理论
6.2Grad十三矩方程
6.3Grad方程Chapman—Enskog展开
6.4Grad方程正则化理论及R—13方程
6.5矩方程量纲分析法
参考文献
……
第七章广义流体力学方法用论及应用
符号说明
附录ABurnett方程系数表及计算公式
附录B量热完全气体数值通量雅克比矩阵推导
附录C转动非平衡气体源项雅克比矩阵推导
附录D单温模型非平衡数值通量与源项雅克比矩阵
附录E双温模型非平衡数值通量与源项雅克比矩阵
附录F空气化学反应模型及组分常数表
后记
彩页
内容摘要
本书共分为七章：第一章为绪论，阐述Boltzmann方程与矩方程的研究意义、发展历程、工程应用背景及面临的挑战；第二章详细介绍稀薄气体动力学中的基本物理概念；第三章推导二阶Burnet方程的数学形式，并采用Bobylev线性稳定性分析方法对典型Burnet方程进行稳定性与熵增分析；第四章重点介绍在一维激波结构与三维量热完全气体条件下Burnet方程数值计算方法及应用；第五章将Burnet方程推广到考虑热化学非平衡效应的高焓连续流及滑移过渡流动，给出Burnet方程热化学非平衡流动的数值计算方法及相关应用；第六章主要包括Grad矩封闭方法及正则化Grad矩方法，重点介绍正则化十三矩方程；第七章介绍广义矩方法中Eu方程理论基础、计算方法及应用。
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