●前言
第1章基礎知識1
1.1引言1
1.2衝擊波簡介2
1.3多相流簡介5
1.4物理力學簡介6
1.5哈密頓力學簡介9
1.6熱力學簡介10
1.6.1基本概念10
1.6.2平衡態熱力學10
1.6.3非平衡態熱力學17
1.7統計物理簡介23
1.7.1統計物理學概述23
1.7.2平衡態統計力學27
1.7.3非平衡態統計力學31
第2章物理模型和模擬方法41
2.1粗粒化物理建模概述41
2.2分子動力學理論與方法49
2.3連續介質理論與方法:固體力學54
2.3.1物理模型56
2.3.2物質點方法57
2.4連續介質理論與方法:流體力學59
2胞自動機到離散玻爾茲曼67
2.胞自動機67
2.5.2格子玻爾茲曼68
2.5.3離散玻爾茲曼69
2.5.4數值解法與物理建模72
第3章離散玻爾茲曼方法74
3.1現實問題與必要性74
3.2DBM建模的理論框架76
3.2.1DBM建模引言76
3.2.2玻爾茲曼方程簡介77
3.2.3動理學宏觀建模83
3.2.4動理學直接建模:DBM91
3.3滑移流動的DBM建模99
3.3.1滑移流簡介99
3.3.2克努森數的含義101
3.3.3DBM建模102
3.3.4邊界條件104
3.3.5模擬結果與分析106
3.3.6小結112
3.4過渡流動的DBM建模112
3.4.1基於ES-BGK模型的DBM建模112
3.4.2基於Shakhov模型的DBM建模132
3.5更深程度非平衡流動的DBM建模157
3.6燃燒繫統的DBM建模159
3.6.1燃燒問題的研究160
3.6.2傳統模型的LBM解法161
3.6.3燃燒繫統的DBM建模:概述162
3.6.4燃燒繫統的DBM建模:實例165
3.7等離子體繫統的DBM建模180
3.7.1等離子體繫統的動理學描述180
3.7.2等離子體激波182
3.8多相流動的DBM建模196
3.8.1多相流動的研究196
3.8.2範德瓦耳斯理論197
3.8.3傳統模型的LBM解法204
3.8.4基於DBM的多相流模型205
3.9DBM建模與LBM解法的比較225
3.10其他相關問題與小結227
第4章復雜物理場分析方法230
4.1基於規則點的結構和物理場分析230
4.1.1流變學描述230
4.1.2形態學描述232
4.2基於無規點的結構和物理場分析235
4.2.1GISO簡介236
4.2.2基於SHT的結構管理236
4.2.3基於SHT的快速搜索法237
4.2.4GISO的應用238
4.3流場模擬中的示蹤粒子法246
4.3.1示蹤粒子的引入246
4.3.2應用舉例248
第5章復雜介質動態響應:模擬研究252
5.1物質點模擬:整體行為252
5.1.1平均行為及其漲落252
5.1.2形態學分析260
5.2物質點模擬:局域行為273
5.2.1衝擊加載273
5.2.2衝擊卸載279
5.3離散玻爾茲曼模擬288
5.3.1多相流與相變288
5.3.2燃燒與爆轟310
5.3.3流體不穩定性327
5.4分子動力學模擬352
5.4.1微結構產生機制352
5.4.2微結構演化機制356
5.4.3從微觀到介觀:粗粒化建模359
5.5類分子動力學模擬361
第6章結論與展望368
參考文獻371
附錄一關於DBM的幾個常見問題390
附錄二兩類動理學方法396
附錄三基於相空間的建模與描述方法398
附錄四DBM程序示例與說明401
附錄五DBM與高階有限差分LBM414
附錄六基本泛函理論416
附錄七中英文人名對照表419
《復雜介質動理學》介紹復雜介質的非平衡動理學:建模、模擬與分析。復雜介質動理學研究,除了實驗,主要依賴數值模擬。物理建模和算法設計是數值模擬研究的兩個重要環節,物理建模層面的不足無法通過算法精度的提高來彌補。物理建模包括粒子(離散)描述、連續介質描述,以及連接粒子描述與連續介質描述的統計物理描述。另外,不管使用什麼物理模型和數值算法,復雜介質動態響應模擬研究面對的都是海量數據、各種復雜構型和物理場。如何從這些數據中有效地提取信息,得出正確的物理規律,是一個極具挑戰性又躲不開的課題!由於這些結構的特征往往是缺乏周期性、對稱性、空間均勻性和明顯的關聯性等,因此在模擬研究中對它們的識別和分析一直是個薄弱環節,多年來進展緩慢,《復雜介質動理學》簡要介紹復雜物理場分析方面的思路和進展。
本書可供從事物理、力學相關研究的科技人員參考,也可供相關專業的研究生作為參考書使用。