格子Boltzmann方法的理論及應用

前言
第1章 緒論
1.1 計算流體力學與計算傳熱學
1.2 格子：Boltzmann方法的發(fā)展
1.2.1 孕育
1.2.2 萌芽與成長
1.2.3 相關(guān)研究的綜述與專著情況
1.2.4 格子Boltzmann方法的應用
1.3 本書目的和內(nèi)容
1.3.1 本書目的
1.3.2 本書內(nèi)容
參考文獻
第2章 流體力學的基本方程
2.1 連續(xù)介質(zhì)假設(shè)
2.2 雷諾輸運方程
2.3 連續(xù)方程
2.4 動量方程
2.4.1 牛頓流體的本構(gòu)方程
2.4.2 Naviet—Stokes方程
2.5 能量方程
2.5.1 總能方程
2.5.2 內(nèi)能方程
2.6 小結(jié)
參考文獻
第3章 格子Boltzmann方法的基礎(chǔ)理論和基本模型
3.1 Boltzmanrl方程
3.2 Boltzmann H定理及Maxwell分布
3.2.1 H定理
3.2.2 Maxwell分布
3.3 Maxwell輸運方程及宏觀量守恒方程組
3.4 從Boltzrnann方程到格子Boltzmann方程
3.4.1 BGK近似
3.4.2 格子130ltzmarm方程
3.5 格子Boltzmann方法的基本模型
3.5.1 D2Q9模型平衡態(tài)分布函數(shù)的確定
3.5.2 Chapman—Enskog展開及基本模型的宏觀方程
3.6 小結(jié)
參考文獻
第4章 不可壓格子Boltzmann模型
4.1 不可壓等溫格子Boltzmann模型
4.1.1 定常不可壓模型
4.1.2 He-Luo模型及D2G9模型
4.2 不可壓熱格子Boltzmann模型
4.2.1 被動標量模型
4.2.2 內(nèi)能分布函數(shù)模型
4.2.3 基于BOLlssinesq假設(shè)的耦合雙分布函數(shù)模型
4.2.4 總能分布函數(shù)模型
4.3 小結(jié)
參考文獻
第5章 可壓縮完全氣體流動的格子Boltzmanll模型
5.1 多速度模型
5.1.1 Qian及Alexander的先驅(qū)工作
5.1.2 Chen-Ohashi模型
5.1.3 Watar-Tsutahara模型
5.2 比熱容比可調(diào)模型
5.2.1 多能級模型
5.2.2 Sun模型、Shi模型及Kataoka—Tsutahal—a模型
5.2.3 Qu—Shu模型
5.3 耦合的雙分布函數(shù)模型
5.3.1 基本理論
5.3.2 二維模型
5.3.3 三維模型
5.4 小結(jié)
參考文獻
第6章 格子Boltzmann方法的邊界處理
6.1 啟發(fā)式格式
6.1.1 周期性邊界處理格式
6.1.2 對稱邊界處理格式
6.1.3 充分發(fā)展邊界處理格式
6.1.4 反彈格式
6.1.5 鏡面反射格式
6.1.6 反彈與鏡面反射混合格式
6.2 動力學格式
6.2.1 Nobel格式
6.2.2 非平衡態(tài)反彈格式
6.2.3 反滑移格式
6.2.4 質(zhì)量修正格式
6.3 外推格式
6.3.1 Chen格式
6.3.2 非平衡態(tài)外推格式
6.4 復雜邊界處理格式
6.4.1 Filippova與Hanel格式及其改進形式
6.4.2 Bouzidi格式
6.4.3 Lallemand與Luo格式
6.4.4 Guo格式
6.5 小結(jié)
參考文獻
第7章 格子Boltzmalm方法的網(wǎng)格技術(shù)
7.1 標準格子Boltzmann方法
7.2 插值格子Boltzmann方法
7.2.1 直角坐標系下的插值
7.2.2 曲線坐標系下的插值
7.3 泰勒展開和最小二乘格子Boltzmann方法
7.3.1 泰勒級數(shù)展開
7.3.2 最小二乘法優(yōu)化
7.3.3 討論
7.4 有限差分格子Boltzmann方法
7.4.1 時間離散
7.4.2 空間離散
7.4.3 討論
7.5 有限容積格子Boltzmann方法
7.5.1 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格
7.5.2 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格
7.6 有限元格子Boltzmann方法
7.7 多塊網(wǎng)格
7.8 多重網(wǎng)格
7.9 小結(jié)
參考文獻
第8章 格子Boltzmann方法的應用舉例
8.1 封閉方腔自然對流
8.1.1 物理模型
8.1.2 模擬結(jié)果及分析
8.2 Rayleigh—Benard自然對流
8.2.1 物理模型
8.2.2 模擬結(jié)果及分析
8.3 交變流動與換熱
8.3.1 物理模型
8.3.2 模擬結(jié)果及分析
8.4 激波模擬
8.4.1 Riemann問題描述
8.4.2 Riemann問題的物理模型及模擬結(jié)果
8.4.3 雙馬赫反射問題的物理模型與模擬結(jié)果
8.5 聲波衰減模擬
8.5.1 物理模型
8.5.2 模擬結(jié)果及分析
8.6 諧振腔模擬
8.6.1 物理模型
8.6.2 模擬結(jié)果與分析
8.7 小結(jié)
參考文獻
附錄
附錄A 笛卡兒張量的基本知識
A.1 標量、矢量與張量
A.2 張量的表示法及愛因斯坦求和約定
A.3 克羅內(nèi)克符號和置換符號
A.4 對稱張量與反對稱張量
A.5 二階張量的代數(shù)運算
A.6 張量的微分和積分運算
附錄B 格子張量
B 1 正多邊形格子張量的性質(zhì)及基本粒子速度模型
B 2 常用離散速度模型及其張量計算
附錄C 單位轉(zhuǎn)換
C.1 參考量與單位轉(zhuǎn)換
C.2 舉例
附錄D 頂蓋驅(qū)動流的格子Boltzmann模擬
D.1 物理模型
D.2 程序變量表及源程序
D.3 數(shù)值結(jié)果
附錄E 三維耦合雙分布函數(shù)模型的平衡態(tài)密度分布函數(shù)
附錄F 格子Boltzmann方法相關(guān)網(wǎng)絡資源
F.1 國內(nèi)外部分研究團體／個人
F.2 商業(yè)軟件與免費程序代碼
F.3 國際會議
F.4 相關(guān)論壇
附錄G 主題索引
參考文獻