格子Boltzmann方法 从入门到精通

格子Boltzmann方法（LBM）经过30年的发展，已经成为一种新颖而强大的计算流体力学工具，特别适用于不可压缩流、流固耦合、多相流及颗粒流的模拟。

经过30年的发展，格子Boltzmann方法（LBM）已经成为强大的不可压缩流数值模拟工具，特别适用于流固耦合、多相流及颗粒流的模拟。本书首先介绍了连续Boltzmann方程的推导以及将其离散成格子Boltzmann方程的过程；然后讲解了进出口边界、曲面无滑移边界处理方法以及LBM流固耦合方法、气液多相流模型。书中同时提供了单相和多相LBM模拟程序。讲解深入浅出，可使读者快速掌握LBM原理及其编程技术，为模拟解决复杂流体力学问题打下基础。

黄海波，博士，中国科学技术大学工程科学学院教授，德国洪堡学者，主要从事计算流体力学、格子玻尔兹曼方法、多相流、流固耦合等方面的研究工作。

前言
第1章 绪论
1.1 什么是格子Boltzmann方法
1.2 与传统计算流体力学的关系
1.3 LBM可模拟的流动问题、适用范围
1.4 LBM软件公司和开源软件
第2章 连续Boltzmann方程
2.1 从基元碰撞到Boltzmann方程
2.2 Boltzmann方程的重要特性：H定理
2.3 碰撞过程的不变量
2.4 Maxwell平衡态分布函数
第3章 连续Boltzmann方程与流体力学方程
第4章 连续Boltzmann方程的离散
4.1 BGK近似
4.2 连续Boltzmann方程到格子Boltzmann方程
4.3 格子Boltzmann方程的模型：DnQm模型
4.4 离散Boltzmann方程到流体力学方程组
4.5 LBM中的外力
第5章 格子Boltzmann方法的编程
5.1 LBM编程流程
5.2 参数的转换
5.3 实例：方腔顶盖流的LBM模拟
第6章 LBM中边界条件的处理
6.1 平直壁面无滑移边界条件
6.2 进出口周期性边界条件
6.3 进出口压力、速度边界条件
6.4 曲面无滑移边界条件
6.5 运动固体受力的计算
第7章 浸没边界法
7.1 简介
7.2 反馈力IB方法
7.3 直接力IB方法
7.4 IB-LBM流固耦合模拟显式迭代算法流程图
7.5 计算程序示例
第8章 Shan-Chen多相流模型
8.1 多相流
8.2 单组分多相Shan-Chen模型
8.3 SC模型中的体积力项
8.4 多组分SC LBM模型
8.5 单组分两相模拟液滴与壁面接触的Fortran程序
第9章 自由能两相流模型
9.1 Swift自由能单组分两相流LBM
9.2 Chapman-Enskog 展开
9.3 Galileo不变性
9.4 相变模拟
9.5 接触角
9.6 自由能D2Q9模型代码
第10章 格子Boltzmann相场方法
10.1 相场模型
10.2 HCZ模型简介
10.3 界面追踪方程
第11章 LBM中的多块网格与非均匀网格
11.1 多块网格
11.2 非均匀网格中的LBM
附录A Hermite多项式展开
A.1 Hermite多项式的定义和性质
A.2 平衡态分布函数的Hermite级数展开
A.3 平衡态分布函数的速度离散
附录B 方腔顶盖流LBM计算程序
附录C 格式精度的度量
附录D 人工可压缩性方法
D.1 简介
D.2 处理方腔顶盖流问题
D.3 计算程序
附录E 通过高斯积分公式得到D2Q7离散速度模型
附录F 高斯积分
参考文献