Kinetic Theory and Gas Dynamics (CISM International Centre for Mechanical Sciences) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Cercignani, Carlo; Cercignani, C.;

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:2002-04-12

价格:USD 71.95

装帧:Paperback

isbn号码:9783211820902

丛书系列:

图书标签:

• Kinetic Theory
• Gas Dynamics
• Fluid Mechanics
• Thermodynamics
• Statistical Physics
• CISM
• Mechanical Sciences
• Physics
• Engineering
• Transport Phenomena

好的，这里有一份针对一本名为《Kinetic Theory and Gas Dynamics》的图书的详细简介，该简介旨在描述该领域的核心内容，同时避免提及特定书中已有的内容或人工智能的痕迹。 --- 流体力学前沿：分子运动论与气体动力学核心原理 本书深入探讨了现代流体力学，特别是气体动力学领域赖以建立的两个核心支柱：分子运动论（Kinetic Theory）和宏观动力学描述。本书旨在为读者提供一个全面而严谨的框架，以理解气体在不同尺度和条件下行为的根本机制，从微观粒子的随机碰撞到宏观流场的演化。 第一部分：分子运动论的基石 1. 统计力学的视角与气体模型 本书的起点是深入解析经典统计力学在描述大量分子系统中的应用。我们首先探讨了理想气体模型，并阐释了其在推导基本热力学量，如压强、温度和内能等方面的能力。重点在于如何从分子层面的随机运动构建出宏观的统计描述。 一个关键的章节将聚焦于相空间（Phase Space）的概念，这是理解分子动力学的数学工具。我们将详细介绍玻尔兹曼分布（Maxwell-Boltzmann Distribution）及其在确定分子速度分布上的重要性。理解这些分布的形状和演化，是掌握气体输运性质的基础。 2. 玻尔兹曼方程与稀薄气体动力学 本书的核心内容之一是玻尔兹曼方程（Boltzmann Equation）。该方程是描述非平衡态气体动力学最基本且最精细的积分微分方程。我们将细致地解析其结构，包括对流项、碰撞项的物理意义，以及它在连接微观相互作用与宏观演化中的作用。 在推导过程中，我们将探讨不同的数学近似方法。这包括查普曼-恩斯科格（Chapman-Enskog）理论，该方法通过小扰动展开来推导出宏观的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程，从而揭示了输运系数（如粘度和热导率）的微观起源。同时，我们也会介绍背景-卡尔森（BGK）模型等简化模型，这些模型在处理某些特定的非平衡态问题时提供了计算上的便利。 对于极端低密度或高稀薄度的气体流动，玻尔兹曼方程的直接求解是至关重要的。我们将讨论直接模拟蒙特卡洛（DSMC）方法，这是一种基于统计抽样来模拟分子碰撞的技术，广泛应用于高超声速流动和微尺度气体动力学问题中。 3. 输运性质与微观机制 分子运动论的最终目标之一是预测气体如何传递动量、能量和质量。本书将深入分析输运系数（Transport Coefficients）的物理本质。我们将阐明粘度如何源于速度的横向扩散和动量的交换，以及热导率如何与分子能量的传递相关联。 此外，我们还会讨论弛豫时间（Relaxation Times）的概念，这是衡量系统趋向热力学平衡速度的关键参数。理解碰撞积分（Collision Integrals）的计算方法，对于准确评估这些性质至关重要。 第二部分：宏观气体动力学与连续介质假设 1. 气体动力学方程组的构建 虽然分子运动论提供了微观基础，但在大多数工程应用中，气体被视为连续介质。本部分将从分子运动论的视角出发，严格推导出描述宏观运动的欧拉方程（Euler Equations）和纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations）。我们将清晰地展示，当平均自由程远小于特征长度尺度时，如何从玻尔兹曼方程的矩展开（Moment Expansion）中自然地涌现出这些宏观守恒律。 2. 气体的热力学与本构关系 本部分将深入研究气体动力学中的热力学状态方程（Equation of State）及其对流动特性的影响。我们将区分理想气体、真实气体，并讨论范德华方程等非理想模型在描述高压或低温条件下的重要性。 本构关系（Constitutive Relations）的建立是连接应力张量与速度梯度（或应变率）的关键。对于牛顿流体，我们将详细考察粘性应力张量的形式；对于更一般的非牛顿流体行为的初步探讨，也将作为向更复杂流体力学扩展的铺垫。 3. 气体中的压缩性与波的传播 气体动力学最显著的特征之一是其对压缩和膨胀的敏感性。我们将集中研究声速（Speed of Sound）的推导及其在流场中的意义。这引导我们进入等熵流（Isentropic Flow）的分析，这是理解气体加速和减速的基本框架。 激波（Shock Waves）是气体动力学中非线性的极端表现。本书将利用宏观守恒律和雷诺数（Rankine-Hugoniot Relations）来分析激波结构，并阐明激波的不可逆性及其对流场带来的显著影响。我们将探讨斜激波和正激波的几何结构和物理后果。 4. 高速流动与稀薄效应的交界 对于涉及高马赫数（Supersonic and Hypersonic）的流动，气体的压缩性和非平衡效应变得至关重要。本部分将探讨相似性原理（Similarity Laws），如辛普森规则（Similarity Rules），以及如何在实验和理论研究中对不同尺度的高速流动进行关联。 同时，我们将讨论从连续介质理论过渡到稀薄气体效应的边界条件——滑移边界条件（Slip Boundary Conditions）。这是将微观分子运动论的结果与宏观纳维-斯托克斯方程耦合的关键桥梁，对于微流控和再入大气层等工程问题具有实际意义。 总结 本书结构严谨，从最基本的分子碰撞假设出发，通过严谨的数学推导，逐步构建起描述复杂气体现象的理论工具箱。它不仅涵盖了经典热力学和流体力学的标准内容，更深入探究了连接微观与宏观世界的关键理论——分子运动论，为读者在气体动力学、航空航天、等离子体物理以及微纳尺度技术等领域的研究与应用奠定坚实的基础。

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这本书的名字瞬间就抓住了我。我一直对物理世界中的“宏观”与“微观”之间的桥梁感到着迷，而“动理论”和“气体动力学”恰恰是连接这两个世界的关键。我希望这本书能够让我明白，分子层面的无数次碰撞和随机运动，是如何最终催生出我们所观察到的宏观气体性质，比如温度、压力、熵等等。对于“气体动力学”这个部分，我更加期待它能够展现出气体在不同条件下，特别是高速运动时所表现出的复杂而迷人的行为。想想看，飞行器的设计、火箭的喷射，甚至是大气层中的天气现象，都离不开对气体动力学的深刻理解。这本书如果能将这些理论与实际应用巧妙地结合起来，哪怕只是在概念层面，都会极大地提升我对它的好感。我个人对于那些能够将抽象数学推导与物理直觉相结合的书籍情有独钟，希望这本书能提供一些清晰的数学框架，同时又不失对背后物理意义的深入剖析。当然，如果有机会看到一些历史上的重要发展脉络，或者不同学派之间的争论，那将是更令人兴奋的。

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我之所以会被这本书吸引，很大程度上是因为它承诺要探讨“动理论”和“气体动力学”这两个我一直觉得既熟悉又陌生的领域。熟悉是因为在很多基础物理课程中都接触过，但陌生则是因为想真正深入理解它们之间的内在联系，以及它们如何共同构建起我们对气体行为的认知，这需要一个更加系统和深入的讲解。我尤其希望能从这本书中找到一些能够解释生活中看似平常但实则复杂的现象的答案，比如为什么高空气球会因为大气压力降低而膨胀，或者为什么在真空管中，电子会表现出一些奇特的运动轨迹。动理论的基础，比如麦克斯韦-玻尔兹曼分布，对我来说一直是一个需要反复琢磨的概念，我期待这本书能够用更生动形象的比喻或者图示来加深我的理解。而气体动力学，我则希望能看到它如何将动理论的微观视角转化为宏观的流体运动描述，特别是关于超音速流动、激波等我一直觉得充满科幻色彩但实则非常重要的概念。如果书中能有精彩的案例分析，或者一些引人入胜的数学推导过程，那将使我对这本书的期待值进一步提升，希望它能够填补我在这些知识领域的空白。

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这本书的书名本身就散发出一种专业与深邃的气息，让我对它所包含的内容充满了好奇。我对于“动理论”的理解，目前还停留在基础物理层面，知道它与分子的随机运动有关，但如何将其应用于解释更复杂的现象，例如热传导、扩散等，一直是我想要深入探索的。我期望这本书能够提供更系统、更详尽的解释，也许会介绍一些关键的统计分布，以及它们是如何推导出来的。而“气体动力学”则是我认为更加令人兴奋的部分。想象一下，如何用数学模型来描述气体在不同压力、温度和速度下的行为，这本身就充满了挑战和魅力。我特别希望能看到书中能够探讨一些实际应用，比如航空航天工程中的空气动力学问题，或者天体物理学中气体星云的演化。如果书中能够提供一些历史上的发展脉络，介绍一些关键的科学家和他们的贡献，那将为这本书增添更多的深度和人文色彩。我希望这本书能够帮助我建立起一个扎实的理论基础，同时又能激发我对该领域更广泛的兴趣。

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这本书的名字，"Kinetic Theory and Gas Dynamics"，一下子就击中了我的兴趣点。我一直对如何从微观粒子的行为来理解宏观世界的现象抱有浓厚的兴趣，而气体动理论正是其中的佼佼者。我设想，这本书会深入讲解分子运动的统计规律，如何通过概率和统计来描述成千上万个粒子的集合体所表现出的宏观性质。我特别希望能从中找到对“温度”这个概念的更深刻理解，不仅仅是它与能量的联系，更是它在微观层面是如何体现的。至于“气体动力学”，我期待它能为我揭示气体在流动过程中所遵循的规律，特别是那些涉及高速和复杂边界条件的场景。例如，飞机起飞时机翼上方的气流如何产生升力，或者高温等离子体在磁场中的行为，这些都是我一直渴望深入了解的。如果书中能包含一些精美的图示，能够直观地展示气体分子的运动状态或者流体动力学的特性，那将是极大的加分项。我希望这本书能以一种逻辑清晰、条理分明的方式，将这两个相互关联的领域呈现在我面前。

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这本书的封面设计相当经典，一看就有一种学术严谨的感觉，那种深邃的蓝色背景搭配银色的字体，让我想起了很多我珍藏的物理学专著。我当初选择它，很大程度上是被它“CISM International Centre for Mechanical Sciences”这个名头所吸引，这意味着它背后的学术支持非常强大，很可能汇聚了该领域顶尖的专家智慧。我期待这本书能深入浅出地讲解动理论和气体动力学这两个庞大而迷人的领域。我最感兴趣的是，它能否将抽象的理论概念，比如分子的随机运动、能量守恒，以及由此推导出的宏观气体行为，以一种直观易懂的方式呈现出来。毕竟，物理学最迷人的地方之一就在于，能够用看似简单的基本原理解释复杂多变的宏观现象。同时，我还希望能看到它在方法论上的独到之处，比如是否采用了新的数学模型，或者提出了创新的实验验证手段。毕竟，科学的进步离不开方法论的革新。如果这本书能够提供一些前沿的研究动态，或者对一些经典问题的最新解读，那将是锦上添花。总而言之，我希望它不仅仅是一本教科书，更是一扇通往该领域深层理解的窗口，能够激发我进一步探索的兴趣。

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