书籍详情
高超声速飞行中的辐射输运和磁流体力学
作者：王保国,黄伟光
出版社：科学出版社
出版时间：2018-04-01
ISBN：9787030568694
定价：¥200.00
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内容简介
《高超声速飞行中的辐射输运和磁流体力学》分为五篇13章，分别从辐射流体力学和磁流体力学基本方程组的构成、离散与求解以及应用等方面进行了系统的研究。它是飞行器热防护、红外隐身以及磁流体控制的理论基础。《高超声速飞行中的辐射输运和磁流体力学》给出了国内外著名科学家的重要著作与文献882篇，为读者提供了一个十分宝贵的文献参考平台。
作者简介
暂缺《高超声速飞行中的辐射输运和磁流体力学》作者简介
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 高超声速飞行与再人问题中PCGD的原子分子理论 2
1.2 本书的范围、内容和意义 6
第一篇 气体动理学、输运理论和气动热力学基本方程组
第2章 Boltzmann方程和广义Boltzmann方程 11
2.1 Boltzmann方程的守恒性质和宏观守恒方程 11
2.2 单原子分子、多组元气体的Boltzmann方程 15
2.3 单组元、多原子分子、考虑量子数和简并度的Boltzmann方程 17
2.4 多组元和多原子分子的广义Boltzmann方程 l9
2.5 BGK模型方程及其局限性 20
2.6 小Knudsen数特征区的主要特点及其分析 24
第3章 粒子输运方程、Lorentz变换和辐射输运方程 29
3.1 粒子输运方程和中子输运方程 29
3.2 辐射输运方程 32
3.3 Lorentz变换 34
3.4 辐射输运方程的Lorentz变换及其近似处理 36
第4章 高超声速非平衡广义Navier-Stokes方程组 38
4.1 Navier-Stokes方程组的积分与微分形式 38
4.2 广义的Navier-Stokes方程组 40
4.3 高温、高速、热力学与化学非平衡态流动的控制方程组 45
第二篇 辐射流体力学基本方程组及其数值求解方法
第5章 非定常可压缩湍流计算的高效高分辨率算法 53
5.1 基于Favre平均的可压缩湍流基本方程组 53
5.2 可压缩湍流的大涡数值模拟及其基本方程组 55
5.3 RANS与LES组合的杂交高效方法 57
5.4 RANS、DES和LES方法中vt的计算 60
5.5 可压缩湍流的k-w模型 61
5.6 RANS计算与局部DES分析相结合的高效算法 62
5.7 非定常流的高分辨率高效率算法及其处理策略 79
第6章 吸收和散射系数的确定及全光谱K分布的辐射输运方程 92
6.1 辐射的本质和电磁辐射的波谱范围 92
6.2 辐射输运方程的扩散近似和散射相函数截断的方法 97
6.3 辐射输运方程中吸收系数的计算 105
6.4 K分布方法与关联K分布方法 123
6.5 平衡态与非平衡态时粒子数布居的方程 129
6.6 散射系数计算的主要步骤和5种典型的散射过程 137
6.7 考虑电子散射效应的Fokker-Planck方程 139
6.8 考虑介质折射率的辐射输运方程 145
6.9 辐射输运方程的有限体积法及其与能量方程的耦合求解 150
6 10 全光谱K分布的辐射输运方程 155
第7章 高超声速飞行中辐射流体力学基本方程组的耦合求解 159
7.1 考虑辐射时平衡态与非平衡态的流体力学方程组 160
7.2 定解条件的提法和飞行器壁表面温度的确定 165
7.3 一维非定常辐射流体力学基本方程组 174
7.4 二维非定常辐射流体力学方程组 181
第三篇 电磁流体力学基础与矢量辐射输运方程
第8章 Maxwell方程组的数学结构和电磁场中带电粒子的运动 187
8.1 “黑障”问题的出现和气动电磁学的内涵 187
8.2 电磁场的重要定律及其场的规范变换 190
8.3 Maxwell方程组的数学结构及其边界条件 193
8.4 电磁流体力学基本方程组及其数学结构 197
8.5 狭义相对论下Maxwell方程组的协变性 201
8.6 电磁场中带电粒子运动的Lagrange函数与Hamilton函数 207
8.7 运动点电荷的电磁场及其带电粒子的加速运动 211
8.8 电子的电磁质量与辐射阻尼力 214
8.9 Vlasov方程和耦合的方程组 216
第9章 磁流体力学的一维和多维流动及其稳定性理论 224
9.1 带电体运动与电磁场相互作用的经典理论 225
9.2 磁流体力学的基本标度及其多组元模型 228
9.3 磁流体力学的双组元模型 232
9.4 单组元模型及其简化时的限制条件 233
9.5 一维、定常和磁流体的Hartmann流动及其通解 239
9.6 二维、定常和磁流体的Hartmann流动及其Shercliff解法 243
9.7 磁流体力学中小扰动方程及其简单波流动的特征 246
9.8 磁流体力学的激波关系 259
9.9 冷和热等离子体中的波及其色散关系 264
9 10 磁流体活塞问题和拟一维流动 279
9 11 超声速定常磁流体绕楔流动 284
9 12 可压缩、有电导率、理想完全气体的小扰动流动 292
9 13 不可压缩与可压缩磁流体定常流动边界层问题的方程组 294
9 14 高超声速磁流体绕平板的边界层流动及其Crocco变换 303
9 15 理想磁流体力学稳定性问题的一般方程及其应用 306
9 16 磁流体的不稳定性分类和等离子体中的非线性效应 312
第10章 狭义相对论下磁流体力学方程组的构成 321
10.1 Minkowski四维时空与Lorentz协变性原理 321
10.2 Minkowski四维时空中的速度、加速度与四维动量 323
10.3 Minkowski时空中的四维力及其四维动量守恒 325
10.4 狭义相对论流体力学中的能动张量和守恒律方程组 326
10.5 Minkowski四维时空中电磁场的场强张量和能动张量 328
10.6 狭义相对论下理想磁流体力学基本方程组 333
第11章 考虑辐射偏振特性的矢量辐射输运方程 336
11.1 入射电磁波的椭圆偏振分析及其Stokes参数的几种表达 336
11.2 入射波具有带宽时Stokes参数的表达 339
11.3 标量的RT方程和矢量的RT方程 340
11.4 Stokes矩阵和VRT方程中相矩阵的表达 344
第四篇 磁流体力学基本方程组的数值求解方法
第12章 磁流体力学基本方程组的高精度、高分辨率解法 351
12.1 磁流体力学数值方法研究的某些进展和应用背景 351
12.2 磁流体力学的基本方程及其基本假设 354
12.3 两类守恒型磁流体力学基本方程组 359
12.4 求解磁流体力学的数值方法及其存在的问题 360
12.5 磁场伪散度问题处理的投影方法 362
12.6 有限体积法中黏性项、传热项和磁场项的处理 362
12.7 有限体积法中的高效率LU及其Gauss-Seidel算法 366
12.8 非结构网格下有限体积的Gauss-Seidel迭代法 371
12.9 非结构网格下有限体积法的双时间步长迭代格式 373
12.10 高精度、高分辨率RKDG有限元方法 374
第五篇 两类基本方程组的典型应用
第13章 辐射与磁流体的典型算例和红外隐身与磁流体控制技术 383
13.1 飞行器表面红外辐射特性的计算及其红外隐身的分析 383
13.2 全光谱K分布方法的校核和降低喷管红外辐射的途径 396
13.3 飞行Mach数为23.9和25.9时钝体绕流的光辐射特性计算 408
13.4 磁流体间断有限元程序的校验和飞行器的磁流体控制 411
13.5 N-S方程与Maxwell方程的耦合求解和高超声速算例 437
参考文献 470
前言
第1章 绪论 1
1.1 高超声速飞行与再人问题中PCGD的原子分子理论 2
1.2 本书的范围、内容和意义 6
第一篇 气体动理学、输运理论和气动热力学基本方程组
第2章 Boltzmann方程和广义Boltzmann方程 11
2.1 Boltzmann方程的守恒性质和宏观守恒方程 11
2.2 单原子分子、多组元气体的Boltzmann方程 15
2.3 单组元、多原子分子、考虑量子数和简并度的Boltzmann方程 17
2.4 多组元和多原子分子的广义Boltzmann方程 l9
2.5 BGK模型方程及其局限性 20
2.6 小Knudsen数特征区的主要特点及其分析 24
第3章 粒子输运方程、Lorentz变换和辐射输运方程 29
3.1 粒子输运方程和中子输运方程 29
3.2 辐射输运方程 32
3.3 Lorentz变换 34
3.4 辐射输运方程的Lorentz变换及其近似处理 36
第4章 高超声速非平衡广义Navier-Stokes方程组 38
4.1 Navier-Stokes方程组的积分与微分形式 38
4.2 广义的Navier-Stokes方程组 40
4.3 高温、高速、热力学与化学非平衡态流动的控制方程组 45
第二篇 辐射流体力学基本方程组及其数值求解方法
第5章 非定常可压缩湍流计算的高效高分辨率算法 53
5.1 基于Favre平均的可压缩湍流基本方程组 53
5.2 可压缩湍流的大涡数值模拟及其基本方程组 55
5.3 RANS与LES组合的杂交高效方法 57
5.4 RANS、DES和LES方法中vt的计算 60
5.5 可压缩湍流的k-w模型 61
5.6 RANS计算与局部DES分析相结合的高效算法 62
5.7 非定常流的高分辨率高效率算法及其处理策略 79
第6章 吸收和散射系数的确定及全光谱K分布的辐射输运方程 92
6.1 辐射的本质和电磁辐射的波谱范围 92
6.2 辐射输运方程的扩散近似和散射相函数截断的方法 97
6.3 辐射输运方程中吸收系数的计算 105
6.4 K分布方法与关联K分布方法 123
6.5 平衡态与非平衡态时粒子数布居的方程 129
6.6 散射系数计算的主要步骤和5种典型的散射过程 137
6.7 考虑电子散射效应的Fokker-Planck方程 139
6.8 考虑介质折射率的辐射输运方程 145
6.9 辐射输运方程的有限体积法及其与能量方程的耦合求解 150
6 10 全光谱K分布的辐射输运方程 155
第7章 高超声速飞行中辐射流体力学基本方程组的耦合求解 159
7.1 考虑辐射时平衡态与非平衡态的流体力学方程组 160
7.2 定解条件的提法和飞行器壁表面温度的确定 165
7.3 一维非定常辐射流体力学基本方程组 174
7.4 二维非定常辐射流体力学方程组 181
第三篇 电磁流体力学基础与矢量辐射输运方程
第8章 Maxwell方程组的数学结构和电磁场中带电粒子的运动 187
8.1 “黑障”问题的出现和气动电磁学的内涵 187
8.2 电磁场的重要定律及其场的规范变换 190
8.3 Maxwell方程组的数学结构及其边界条件 193
8.4 电磁流体力学基本方程组及其数学结构 197
8.5 狭义相对论下Maxwell方程组的协变性 201
8.6 电磁场中带电粒子运动的Lagrange函数与Hamilton函数 207
8.7 运动点电荷的电磁场及其带电粒子的加速运动 211
8.8 电子的电磁质量与辐射阻尼力 214
8.9 Vlasov方程和耦合的方程组 216
第9章 磁流体力学的一维和多维流动及其稳定性理论 224
9.1 带电体运动与电磁场相互作用的经典理论 225
9.2 磁流体力学的基本标度及其多组元模型 228
9.3 磁流体力学的双组元模型 232
9.4 单组元模型及其简化时的限制条件 233
9.5 一维、定常和磁流体的Hartmann流动及其通解 239
9.6 二维、定常和磁流体的Hartmann流动及其Shercliff解法 243
9.7 磁流体力学中小扰动方程及其简单波流动的特征 246
9.8 磁流体力学的激波关系 259
9.9 冷和热等离子体中的波及其色散关系 264
9 10 磁流体活塞问题和拟一维流动 279
9 11 超声速定常磁流体绕楔流动 284
9 12 可压缩、有电导率、理想完全气体的小扰动流动 292
9 13 不可压缩与可压缩磁流体定常流动边界层问题的方程组 294
9 14 高超声速磁流体绕平板的边界层流动及其Crocco变换 303
9 15 理想磁流体力学稳定性问题的一般方程及其应用 306
9 16 磁流体的不稳定性分类和等离子体中的非线性效应 312
第10章 狭义相对论下磁流体力学方程组的构成 321
10.1 Minkowski四维时空与Lorentz协变性原理 321
10.2 Minkowski四维时空中的速度、加速度与四维动量 323
10.3 Minkowski时空中的四维力及其四维动量守恒 325
10.4 狭义相对论流体力学中的能动张量和守恒律方程组 326
10.5 Minkowski四维时空中电磁场的场强张量和能动张量 328
10.6 狭义相对论下理想磁流体力学基本方程组 333
第11章 考虑辐射偏振特性的矢量辐射输运方程 336
11.1 入射电磁波的椭圆偏振分析及其Stokes参数的几种表达 336
11.2 入射波具有带宽时Stokes参数的表达 339
11.3 标量的RT方程和矢量的RT方程 340
11.4 Stokes矩阵和VRT方程中相矩阵的表达 344
第四篇 磁流体力学基本方程组的数值求解方法
第12章 磁流体力学基本方程组的高精度、高分辨率解法 351
12.1 磁流体力学数值方法研究的某些进展和应用背景 351
12.2 磁流体力学的基本方程及其基本假设 354
12.3 两类守恒型磁流体力学基本方程组 359
12.4 求解磁流体力学的数值方法及其存在的问题 360
12.5 磁场伪散度问题处理的投影方法 362
12.6 有限体积法中黏性项、传热项和磁场项的处理 362
12.7 有限体积法中的高效率LU及其Gauss-Seidel算法 366
12.8 非结构网格下有限体积的Gauss-Seidel迭代法 371
12.9 非结构网格下有限体积法的双时间步长迭代格式 373
12.10 高精度、高分辨率RKDG有限元方法 374
第五篇 两类基本方程组的典型应用
第13章 辐射与磁流体的典型算例和红外隐身与磁流体控制技术 383
13.1 飞行器表面红外辐射特性的计算及其红外隐身的分析 383
13.2 全光谱K分布方法的校核和降低喷管红外辐射的途径 396
13.3 飞行Mach数为23.9和25.9时钝体绕流的光辐射特性计算 408
13.4 磁流体间断有限元程序的校验和飞行器的磁流体控制 411
13.5 N-S方程与Maxwell方程的耦合求解和高超声速算例 437
参考文献 470
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