這是一部探索微觀物理與巨觀力學相結合，求解高超聲速再入飛行時遇到的氣動熱力學問題的專著。全書分3篇共12章，十分注重理論論述和基本概念的準確性與嚴謹性、十分注重全書框架的整體性與同一性，整個研究針對國外著名的18種太空飛行器/探測器高超聲速進入其它星球大氣層或再入地球大氣層的氣動熱力學問題，計算了179種工況。這些成果對於從事高超聲速流體力學和熱防護的科技人員以及大學教師、學生來講是非常寶貴的著作。
基本介紹
- 書名：高超聲速氣動熱力學
- 類型：科技
- 出版日期：2014年1月1日
- 語種：簡體中文
- 作者：王保國 黃偉光
- 出版社：科學出版社
- 頁數：602頁
- 開本：5
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《高超聲速氣動熱力學》可供從事流體力學、航空航天飛行器設計、飛行器熱防護研究、高溫氣體輻射等專業的研究生、博士生和相關科技人員參考。
圖書目錄
前言
第一篇張量分析與物理力學基礎
第1章場論基礎與張量分析初步
1.1任意曲線坐標系及其基矢量
1.2張量的並矢表示法以及張量的張量積與點積
1.3張量的導數以及張量分量對坐標的協變導數
1.4微分運算元以及張量的梯度、散度和旋度等運算
1.5張量的兩次協變導數以及曲率張量
1.6張量場函式的導數及其具體表達形式
1.7兩種坐標系下張量函式的物質導數
1.8張量場函式對時間的絕對導數與相對導數
1.9場論分析中幾個重要的積分關係式
第2章經典力學基礎
2.1動力學虛位移原理以及d’Alembert原理的幾種形式
2.2Hamilton原理
2.3Newton方程、Lagrange方程與Hamilton正則方程
2.4Poisson括弧以及接觸變換
2.5相空間和Liouville定理
第3章電動力學基礎
3.1電磁場的能量守恆與動量守恆定律
3.2電磁場的規範變換以及d’Alembert方程
3.3Maxwell方程組的數學結構以及介質交界面上的條件
3.4電磁流體力學基本方程組及其數學結構
3.5狹義相對論下Maxwell方程組的協變性
3.6電磁場中帶電粒子運動的Lagrange函式與Hamilton函式
3.7運動點電荷的電磁場以及加速運動時的輻射能量
3.8電子的電磁質量與輻射阻尼力
3.9Vlasov方程以及耦合方程組
第4章量子力學基礎
4.1Hilbert空間以及量子力學的基本原理
4.2力學量的測量以及力學量隨時間的變化
4.3表象變換以及Schrodinger繪景與}teisenberg繪景
4.4統計系綜的密度算符以及Liouville方程
4.5Schrodinger方程及其數學結構
4.6相對論下Klein—Gordon方程以及Bose子
4.7Fermi子以及Dirac方程組與它的數學結構
4.8帶電粒子在電磁場中的運動以及Pauli方程
4.9散射理論的基本方程以及T矩陣與S矩陣
第5章熱力學與統計物理學基礎
5.1經典體系的平衡統計力學基礎
5.2量子體系的平衡統計力學基礎
5.3從量子統計到經典統計的極限過渡
5.4力學微擾所引起的不可逆過程以及熵產生率
5.5非平衡統計算符
5.6多組元系統的輸運問題
5.7弛豫過程普遍理論的概述
5.8約化分布函式的時間演化以及廣義Liouville方程
5.9Boltzmann方程以及關聯動力學分量
第二篇高超聲速氣動熱力學的基本理論與基本方程
第6章高超聲速流動的主要特徵以及飛行器的運動分析
6.1高超聲速流動的基本概念與基本特徵
6.2高超聲速飛行器的運動方程以及典型飛行過程的初步分析
6.3高超聲速再入過程中流場的特性以及光電的輻射與傳播
6.4高溫氣體中的輸運現象與傳熱的幾種方式
第7章高溫氣體的熱力學與化學熱力學特性
7.1高溫氣體的熱力學特性
7.2流體運動的熱力學第一定律
7.3流體運動的熱力學第二定律
7.4熱力學函式與普遍微分關係式
7.5高溫氣體的化學熱力學特性
第8章高溫氣體的統計理論與非平衡效應
8.1微觀狀態數以及Boltzmann關係式
8.2微正則系綜的分布函式以及熱力學函式
8.3正則系綜的分布函式以及熱力學函式
8.4巨正則系綜的分布函式以及熱力學函式
8.5配分函式的分解定理及套用
8.6化學平衡反應混合氣體的熱力學特性
8.7理想離解氣體及熱狀態方程
8.8電離平衡以及Saha方程
8.9高溫空氣平衡態熱力學特性的計算
8.10高溫氣體的振動鬆弛與化學非平衡的計算
8.11高溫化學反應氣體的非平衡理論概述
第9章高超聲速高溫連續流的非平衡廣義Navier—Stokes方程組
9.1高超聲速高溫熱力學非平衡流與化學非平衡流動的基本方程
9.2高超聲速電磁流體力學的基本方程組
9.3平衡與非平衡狀態下輻射流體力學的基本方程組
9.4定解條件的提法以及飛行器壁表面溫度的確定
第10章高超聲速高溫稀薄流的Boltzmann方程
10.1單組分、單原子分子的Boltzmann方程以及H定理
10.2多組分、單原子分子的Boltzmann方程
lO.3單組分、多原子分子、考慮量子數的Boltzmann方程
10.4多組分、多原子分子、考慮量子數與簡併度的Boltzmann方程
10.5Boltzmann方程的微觀基礎及稠密氣體理論的概述
第三篇高超聲速高溫流場的數值方法及其典型算例
第11章高精度高解析度格式的構造方法以及數值耗散的控制
11.1小波探測技術及高精度高解析度有限差分離散格式
11.2有限體積法中黏性項的計算及其高效率快速算法
11.3高精度高解析度RKDG有限元方法
11.4結構與非結構混合格線的快速生成及其自適應算法
11.5可壓縮湍流的RANS與LES組合雜交方法
11.6用N—S方程求解再人地球、火星及土衛六大氣層的典型算例
第12章求解高超聲速稀薄流的DSMC方法及其套用
12.1高超聲速高溫稀薄流的二維DSMC算法與典型算例分析
12.2四種高超聲速探測器繞流的三維DSMC計算與傳熱分析
12.3再入飛行中DSMC與Navier—Stokes兩種模型的計算與分析
參考文獻
第一篇張量分析與物理力學基礎
第1章場論基礎與張量分析初步
1.1任意曲線坐標系及其基矢量
1.2張量的並矢表示法以及張量的張量積與點積
1.3張量的導數以及張量分量對坐標的協變導數
1.4微分運算元以及張量的梯度、散度和旋度等運算
1.5張量的兩次協變導數以及曲率張量
1.6張量場函式的導數及其具體表達形式
1.7兩種坐標系下張量函式的物質導數
1.8張量場函式對時間的絕對導數與相對導數
1.9場論分析中幾個重要的積分關係式
第2章經典力學基礎
2.1動力學虛位移原理以及d’Alembert原理的幾種形式
2.2Hamilton原理
2.3Newton方程、Lagrange方程與Hamilton正則方程
2.4Poisson括弧以及接觸變換
2.5相空間和Liouville定理
第3章電動力學基礎
3.1電磁場的能量守恆與動量守恆定律
3.2電磁場的規範變換以及d’Alembert方程
3.3Maxwell方程組的數學結構以及介質交界面上的條件
3.4電磁流體力學基本方程組及其數學結構
3.5狹義相對論下Maxwell方程組的協變性
3.6電磁場中帶電粒子運動的Lagrange函式與Hamilton函式
3.7運動點電荷的電磁場以及加速運動時的輻射能量
3.8電子的電磁質量與輻射阻尼力
3.9Vlasov方程以及耦合方程組
第4章量子力學基礎
4.1Hilbert空間以及量子力學的基本原理
4.2力學量的測量以及力學量隨時間的變化
4.3表象變換以及Schrodinger繪景與}teisenberg繪景
4.4統計系綜的密度算符以及Liouville方程
4.5Schrodinger方程及其數學結構
4.6相對論下Klein—Gordon方程以及Bose子
4.7Fermi子以及Dirac方程組與它的數學結構
4.8帶電粒子在電磁場中的運動以及Pauli方程
4.9散射理論的基本方程以及T矩陣與S矩陣
第5章熱力學與統計物理學基礎
5.1經典體系的平衡統計力學基礎
5.2量子體系的平衡統計力學基礎
5.3從量子統計到經典統計的極限過渡
5.4力學微擾所引起的不可逆過程以及熵產生率
5.5非平衡統計算符
5.6多組元系統的輸運問題
5.7弛豫過程普遍理論的概述
5.8約化分布函式的時間演化以及廣義Liouville方程
5.9Boltzmann方程以及關聯動力學分量
第二篇高超聲速氣動熱力學的基本理論與基本方程
第6章高超聲速流動的主要特徵以及飛行器的運動分析
6.1高超聲速流動的基本概念與基本特徵
6.2高超聲速飛行器的運動方程以及典型飛行過程的初步分析
6.3高超聲速再入過程中流場的特性以及光電的輻射與傳播
6.4高溫氣體中的輸運現象與傳熱的幾種方式
第7章高溫氣體的熱力學與化學熱力學特性
7.1高溫氣體的熱力學特性
7.2流體運動的熱力學第一定律
7.3流體運動的熱力學第二定律
7.4熱力學函式與普遍微分關係式
7.5高溫氣體的化學熱力學特性
第8章高溫氣體的統計理論與非平衡效應
8.1微觀狀態數以及Boltzmann關係式
8.2微正則系綜的分布函式以及熱力學函式
8.3正則系綜的分布函式以及熱力學函式
8.4巨正則系綜的分布函式以及熱力學函式
8.5配分函式的分解定理及套用
8.6化學平衡反應混合氣體的熱力學特性
8.7理想離解氣體及熱狀態方程
8.8電離平衡以及Saha方程
8.9高溫空氣平衡態熱力學特性的計算
8.10高溫氣體的振動鬆弛與化學非平衡的計算
8.11高溫化學反應氣體的非平衡理論概述
第9章高超聲速高溫連續流的非平衡廣義Navier—Stokes方程組
9.1高超聲速高溫熱力學非平衡流與化學非平衡流動的基本方程
9.2高超聲速電磁流體力學的基本方程組
9.3平衡與非平衡狀態下輻射流體力學的基本方程組
9.4定解條件的提法以及飛行器壁表面溫度的確定
第10章高超聲速高溫稀薄流的Boltzmann方程
10.1單組分、單原子分子的Boltzmann方程以及H定理
10.2多組分、單原子分子的Boltzmann方程
lO.3單組分、多原子分子、考慮量子數的Boltzmann方程
10.4多組分、多原子分子、考慮量子數與簡併度的Boltzmann方程
10.5Boltzmann方程的微觀基礎及稠密氣體理論的概述
第三篇高超聲速高溫流場的數值方法及其典型算例
第11章高精度高解析度格式的構造方法以及數值耗散的控制
11.1小波探測技術及高精度高解析度有限差分離散格式
11.2有限體積法中黏性項的計算及其高效率快速算法
11.3高精度高解析度RKDG有限元方法
11.4結構與非結構混合格線的快速生成及其自適應算法
11.5可壓縮湍流的RANS與LES組合雜交方法
11.6用N—S方程求解再人地球、火星及土衛六大氣層的典型算例
第12章求解高超聲速稀薄流的DSMC方法及其套用
12.1高超聲速高溫稀薄流的二維DSMC算法與典型算例分析
12.2四種高超聲速探測器繞流的三維DSMC計算與傳熱分析
12.3再入飛行中DSMC與Navier—Stokes兩種模型的計算與分析
參考文獻
