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二阶扩散界面-格子Boltzmann模型理论及应用


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二阶扩散界面-格子Boltzmann模型理论及应用
  • 书号：9787030866615
    作者：胡洋等
  • 外文书名：
  • 装帧：平装
    开本：B5
  • 页数：367
    字数：476000
    语种：zh-Hans
  • 出版社：科学出版社
    出版时间：2026-07-01
  • 所属分类：
  • 定价： ￥198.00元
    售价： ￥156.42元
  • 图书介质:
    纸质书

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扩散界面方法是复杂多相流体系统建模和模拟最为有效的方法之一。近年来迅速发展的二阶扩散界面-格子Boltzmann模型以其独特的优势受到国内外众多学者的关注。本书结合作者近年来的相关研究工作，对二阶扩散界面-格子Boltzmann模型的理论和应用进行较为系统的阐述。本书共17章,分为基础部分和应用部分。基础部分主要讲述二阶扩散界面模型的理论基础，主要内容是尖锐界面和扩散界面模型方程的联系和区别，以及二阶扩散界面模型方程的格子Boltzmann模型等。应用部分介绍了二阶扩散界面-格子Boltzmann模型在多组分/多相流动、含标量输运的多相流动、多相流-固耦合、含相变的多相流动、复杂区域上的标量输运等方面的典型应用。
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    前言
    第1章 绪论 1
    1.1 复杂多相流动的建模方法 1
    1.2 格子Boltzmann方法简介 6
    1.3 格子Boltzmann方法在多相流中的应用 7
    1.3.1 两相流的四类经典LB模型 7
    1.3.2 大密度比两相流LB模型 8
    1.3.3 多组分(组分≥3)多相流LB模型 10
    1.3.4 颗粒？多流体多相流LB模型 10
    1.3.5 含标量输运的两相流LB模型 12
    1.4 本书的目的和主要内容 13
    参考文献 14
    第2章 分区和统一SI模型 20
    2.1 赫维赛德函数和狄拉克δ函数 20
    2.2 强形式和弱形式 21
    2.3 分区SI模型和统一SI模型 23
    2.4 流场的SI模型 28
    2.5 复杂几何域上的虚拟区域法 29
    2.6 流动变形界面上标量输运的统一SI模型 32
    参考文献 34
    第3章 相界面演化的相场动力学方程 35
    3.1 四阶Cahn？Hilliard相场方程 35
    3.2 二阶守恒型Allen？Cahn相场方程 39
    3.2.1 对数势自由能方法 39
    3.2.2 界面曲率驱动效应的消除方法 40
    3.3 润湿边界条件 42
    参考文献 44
    第4章 二阶DI模型方程的构造 45
    4.1 光滑化的赫维赛德函数和狄拉克δ函数 45
    4.2 从SI模型方程到二阶守恒型Allen？Cahn相场方程 46
    4.3 两相流体运动方程的DI形式 47
    4.4 两相流动中标量输运问题的二阶DI模型方程 48
    4.4.1 DD型界面条件 49
    4.4.2 非线性Robin型界面条件 49
    4.5 复杂几何域上的标量输运过程的二阶DDM 51
    参考文献 54
    第5章 界面作用力模型 55
    5.1 界面作用力的SI模型 55
    5.2 界面作用力的DI模型 56
    5.2.1 几何矢量形式 56
    5.2.2 自由能形式 59
    5.2.3 两种形式的联系 60
    参考文献 61
    第6章 二阶DI模型的匹配渐近展开分析 62
    6.1 相场和流场的二阶DI模型的匹配渐近展开分析 62
    6.1.1 外展开 63
    6.1.2 内展开 64
    6.2 标量场输运的二阶扩散界面模型的匹配渐近展开分析 71
    6.2.1 非线性Robin型界面条件 71
    6.2.2 两相传质的Henry界面条件 73
    参考文献 74
    第7章 相场方程的LB模型 75
    7.1 LB模型的基本结构 75
    7.2 四阶Cahn？Hilliard方程的LB模型 78
    7.3 二阶守恒型Allen？Cahn方程的LB模型 80
    7.4 LB模型的Chapman？Enskog展开分析 82
    参考文献 87
    第8章 两相流体动力学方程的LB模型比较 89
    8.1 流体动力学方程的LB模型 89
    8.1.1 模型A 89
    8.1.2 模型B 91
    8.1.3 模型C 92
    8.1.4 模型简要评注 93
    8.2 梯度项的离散方法 93
    8.2.1 离散方法Ⅰ 94
    8.2.2 离散方法Ⅱ 94
    8.2.3 离散方法Ⅲ 95
    8.2.4 离散方法Ⅳ 95
    8.3 数值算例和模型性能比较 96
    8.3.1 虚假速度测试 96
    8.3.2 两相分层泊肃叶流动 100
    8.3.3 气泡浮升 108
    8.3.4 瑞利？泰勒不稳定性 113
    8.4 小结 116
    参考文献 116
    第9章 复杂区域上标量输运过程的二阶DDM？LB模型 118
    9.1 Dirichlet边界问题 118
    9.1.1 处理Dirichlet边界问题的正则化DDM？LB模型 118
    9.1.2 数值算例 122
    9.2 Neumann边界问题 134
    9.2.1 处理Neumann边界问题的DDM？LB模型 134
    9.2.2 数值算例 136
    参考文献 142
    第10章 任意数量组分的多相流的二阶DI？LB模型 144
    10.1 N组分多相流的二阶守恒型DI模型 145
    10.1.1 N组分多相流相界面捕捉的二阶守恒型相场方程 145
    10.1.2 N组分多相流的连续界面张力公式 149
    10.1.3 N组分多相流的润湿边界条件 151
    10.2 N组分多相流的二阶DI？LB模型 152
    10.3 数值算例 153
    10.3.1 四相泊肃叶流 153
    10.3.2 三相和四相界面上液滴的铺展 155
    10.3.3 三层液体中三维气泡浮升问题 162
    参考文献 167
    第11章 含表面活性剂的两相流的二阶DI？LB模型 169
    11.1 含可溶表面活性剂的两相流的DI模型 170
    11.1.1 表面活性剂输运方程 170
    11.1.2 界面力计算和状态方程 172
    11.1.3 DI？LB模型 179
    11.1.4 数值算例 180
    11.2 带移动接触线的可溶表面活性剂的两相流的DI？LB模型 185
    11.2.1 润湿边界条件的数值处理 185
    11.2.2 数值算例 188
    参考文献 197
    第12章 含热质输运的两相流的二阶DI？LB模型 199
    12.1 热毛细流动的二阶DI？LB模型 200
    12.1.1 温度场的DI？LB模型 202
    12.1.2 数值算例 204
    12.2 含非线性Robin型界面条件的两相流热质输运的DI？LB模型 215
    12.2.1 含非线性Robin型界面条件的热质输运方程的DI？LB模型 215
    12.2.2 数值算例 218
    参考文献 227
    第13章 铁磁流体两相流的二阶DI？LB模型 229
    13.1 铁磁流体两相流的数学模型 231
    13.1.1 磁场控制方程 231
    13.1.2 流场控制方程 232
    13.2 铁磁流体两相流的若干LB模型 233
    13.2.1 标准LB模型 233
    13.2.2 自适应网格加密的LB模型 234
    13.2.3 轴对称LB模型 240
    13.2.4 IIM？LB耦合模型 243
    13.3 数值算例 246
    13.3.1 Rosensweig不稳定性 246
    13.3.2 Rayleigh？Plateau不稳定性 250
    13.3.3 铁磁流体中的气泡融合 252
    参考文献 254
    第14章 含近接触作用的两相流的二阶DI？LB模型 255
    14.1 DI框架下的界面斥力模型 256
    14.2 数值算例 258
    14.2.1 含近接触作用的静态同心液滴的压降测试 258
    14.2.2 纯剪切流中的液滴碰撞 261
    14.2.3 重力状态下的气液界面泡沫堆积 264
    14.2.4 微通道内的液滴生成 268
    参考文献 270
    第15章 颗粒？多流体多相流的二阶DI？LB模型 272
    15.1 颗粒？流体耦合作用的处理方法 273
    15.1.1 经典反弹格式和动量交换法 273
    15.1.2 基于速度插值的曲面边界反弹格式 275
    15.1.3 颗粒近接触的处理方法 278
    15.1.4 新生流体节点重建方法 279
    15.1.5 颗粒动力学 281
    15.1.6 颗粒？多流体多相流的动量交换法 284
    15.2 曲面边界上润湿边界条件的实施方法 285
    15.2.1 颗粒三相流润湿边界条件实施的“预估？校正”方法 285
    15.2.2 颗粒四相流润湿边界条件实施的直接迭代方法 287
    15.2.3 相场分布函数的边界处理方法 289
    15.3 毛细力模型 290
    15.4 数值算例 293
    15.4.1 颗粒在三相流界面浮动问题 293
    15.4.2 圆柱在空气？水界面的沉降问题 295
    15.4.3 上浮油滴与多颗粒及界面作用问题 297
    15.5 应用：基于磁性颗粒稳定乳液的微量流体输运方法 299
    15.5.1 可行性试验验证 300
    15.5.2 磁性颗粒作用力模型 302
    15.5.3 单磁性颗粒驱动液滴运动 304
    15.5.4 多磁性颗粒驱动液滴运动 310
    参考文献 311
    第16章 混溶及不混溶多相流的二阶DI？LB模型 313
    16.1 混溶及不混溶三相流的统一DI模型 314
    16.1.1 统一的相场方程 314
    16.1.2 界面作用力模型 321
    16.1.3 润湿边界条件 324
    16.2 混溶及不混溶三相流的DI？LB模型 326
    16.3 数值算例 327
    16.3.1 两液滴融合问题 327
    16.3.2 液滴在颗粒表面润湿问题 331
    16.3.3 多相液滴与固定颗粒冲击问题 334
    16.3.4 多气泡的浮起问题 339
    参考文献 342
    第17章 含相变的气？液？固三相流的二阶DI？LB模型 344
    17.1 含相变的气？液两相流的二阶DI模型 345
    17.1.1 修正的相场、流场和温度场方程 345
    17.1.2 体质量流率的计算 347
    17.2 相场、流场和温度场的LB模型 348
    17.2.1 LB演化方程 348
    17.2.2 边界条件处理 350
    17.3 颗粒动力学 350
    17.4 模型验证及算例分析 351
    17.4.1 Stefan问题 351
    17.4.2 液滴蒸发 352
    17.4.3 液滴在静止圆形颗粒上蒸发 355
    17.4.4 颗粒的“跳伞之旅” 358
    参考文献 360
    附录A 四相界面上双液滴铺展问题的解析解 362
    附录B 微通道内双层流体的热毛细流的瞬态解析解 364
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