格子Boltzmann方法的原理及应用

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第一章 导论
　　 流体是自然界中最为常见的物质。流体内部分子间的相互作用力较弱，即使受到非常小的外力也会发生变形。流体力学是研究流体运动规律的一门学科，其范围非常广泛。虽然经过多年的发展流体力学取得了丰硕的成果，但不可否认该领域还面临着巨大的挑战：一方面，由于流体运动的复杂性，即使在经典流体力学领域也还有不少没有解决的问题；另一方面，随着现代科学技术的发展，流体力学不断与其他学科交叉，产生了许多传统方法难以描述或根本不适用的新问题，如微米纳米尺度和跨尺度流动等。但正是这些挑战促使人们对流体力学开展更深入的研究，人们对流动现象的理解和认识也在不断深化。目前，流体力学仍然是最为活跃的学科之一。
　　 §1.1流体运动的数学模型和数值方法
　　 §1.1.1流体模型
　　 众所周知，流体在物理上是由大量粒子构成的离散系统，每个分子作无规则的热运动，并且通过频繁的碰撞相互交换动量和能量。因此，流体的微观结构和运动在时间和空间上都非常复杂，具有不均匀性、离散性和随机性。另一方面，与微观运动的不均匀性、离散性和随机性相反，流体的宏观运动一般总是呈现出均匀性、连续性和确定性，流体的宏观运动和其他性质是流体分子微观运动的平均结果。因此可以预见，基于不同的观察尺度，描述流体运动的数学模型也会有很大的差别。
　　格子boltzmann方法是最近十几年来国际上发展起来的一种流体系统建模和模拟新方法，其思路与传统的流体模拟方法完全不同，具有许多常规方法所不具有的优势。本书试图对格子boltzmann方法的基本原理、常用模型、发展状况进行较为系统的描述，并结合作者近年的研究工作，介绍该方法的边界处理方法、作用力描述及非标准模型等基本问题，以及在传热传质、多相（多组eft）流动、多孔介质流动和微尺度流动等方面的应用进展，以便读者了解格子boltzmann方法的全貌。它所提出的思维方式和建模手段，为流体力学的研究带来了新的思路，开创了流体描述和模拟的一个崭新领域。
　　 本书可供数学、物理、力学、能源、材料、化工等领域从事流体力学工作的研究人员参考。数学类书籍《格子Boltzmann方法的原理及应用》电子书推荐。
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