稀薄气体动力学
稀薄气体动力学
稀薄气体动力学
Rarefied Gas Dynamics
课程编号： 课程属性：学科基础课
预修课程：气体动力学，流体力学
课时/学分：60/3
教学目的和要求：
本课程给航天航空院校以及高等学校力学和工程力学系的高年级学生和研究生提供从事分子气体动力学研究的基础，使他们对于稀薄气体动力学各个领域的近代发展有一全貌的了解，引导他们达到有关非平衡稀薄气体流动和低速稀薄气体流动等学科研究的前沿。
内容提要：
第一章 绪论 (4)
稀薄气体动力学概念，气体的分子模型，分子平均自由程，流动的领域划分，非平衡现象与稀薄气体动力学，相似准则。
第二章 分子结构与能态 (4)
谐振子与刚性转子，分子的能态分布，分子的内能、内自由度和内能分布函数。
第三章 分子动理论基础 (12)
速度分布函数，宏观量的表达，分子的双体碰撞模型，碰撞截面与分子模型，Boltzmann方程，碰撞积分与气体中分子的总碰撞数，碰撞积分的计算，Maxwell输运方程——矩方程，Maxwell分布，气体的平衡态，8速度气体模型，混合气体。
第四章 分子表面相互作用 (4)
镜面反射与漫反射，适应系数，互易性原理，CLL分子表面相互作用模型。
第五章 自由分子流 (4)
气体中的分子数目通量和动量通量，作用于物体的气动力，表面元素的热传导，自由分子流出与热流逸，Couette流动与平板间的传热问题，无碰撞Boltzmann方程的通解，非定常流动。
第六章 连续介质模型 （4）
引言，基本方程，滑移边界条件，一些简单问题的求解，热蠕动与热泳。
第七章 过渡领域 （8）
概述，线化Boltzmann方程，矩方法，模型方程，有限差分方法，间断纵坐标方法，积分方法，直接模拟方法。
第八章 直接模拟Monte Carlo（DSMC）方法 （8）
DSMC方法的发展及基本思想，碰撞的取样，DSMC方法求解问题实例，内能的激发与松弛，化学反应的模拟，复杂流场的计算。
第九章 微尺度气体流动，信息保存方法 （8）
微机电系统的发展，模拟微尺度气流的方法，信息保存方法及其演示程序、模拟结果
请孙泉华老师，樊菁老师做报告1－2次（8）
复习 （4）
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