复杂介质动理学

《复杂介质动理学》介绍复杂介质的非平衡动理学：建模、模拟与分析。复杂介质动理学研究，除了实验，主要依赖数值模拟。物理建模和算法设计是数值模拟研究的两个重要环节，物理建模层面的不足无法通过算法精度的提高来弥补。物理建模包括粒子(离散)描述、连续介质描述，以及连接粒子描述与连续介质描述的统计物理描述。另外，不管使用什么物理模型和数值算法，复杂介质动态响应模拟研究面对的都是海量数据、各种复杂构型和物理场。如何从这些数据中有效地提取信息，得出正确的物理规律，是一个极具挑战性又躲不开的课题！由于这些结构的特征往往是缺乏周期性、对称性、空间均匀性和明显的关联性等,因此在模拟研究中对它们的识别和分析一直是个薄弱环节,多年来进展缓慢，《复杂介质动理学》简要介绍复杂物理场分析方面的思路和进展。
本书可供从事物理、力学相关研究的科技人员参考，也可供相关专业的研究生作为参考书使用。

前言
第1章基础知识1
1.1引言1
1.2冲击波简介2
1.3多相流简介5
1.4物理力学简介6
1.5哈密顿力学简介9
1.6热力学简介10
1.6.1基本概念10
1.6.2平衡态热力学10
1.6.3非平衡态热力学17
1.7统计物理简介23
1.7.1统计物理学概述23
1.7.2平衡态统计力学27
1.7.3非平衡态统计力学31
第2章物理模型和模拟方法41
2.1粗粒化物理建模概述41
2.2分子动力学理论与方法49
2.3连续介质理论与方法：固体力学54
2.3.1物理模型56
2.3.2物质点方法57
2.4连续介质理论与方法：流体力学59
2.5从元胞自动机到离散玻尔兹曼67
2.5.1元胞自动机67
2.5.2格子玻尔兹曼68
2.5.3离散玻尔兹曼69
2.5.4数值解法与物理建模72
第3章离散玻尔兹曼方法74
3.1现实问题与必要性74
3.2DBM建模的理论框架76
3.2.1DBM建模引言76
3.2.2玻尔兹曼方程简介77
3.2.3动理学宏观建模83
3.2.4动理学直接建模：DBM91
3.3滑移流动的DBM建模99
3.3.1滑移流简介99
3.3.2克努森数的含义101
3.3.3DBM建模102
3.3.4边界条件104
3.3.5模拟结果与分析106
3.3.6小结112
3.4过渡流动的DBM建模112
3.4.1基于ES-BGK模型的DBM建模112
3.4.2基于Shakhov模型的DBM建模132
3.5更深程度非平衡流动的DBM建模157
3.6燃烧系统的DBM建模159
3.6.1燃烧问题的研究160
3.6.2传统模型的LBM解法161
3.6.3燃烧系统的DBM建模：概述162
3.6.4燃烧系统的DBM建模：实例165
3.7等离子体系统的DBM建模180
3.7.1等离子体系统的动理学描述180
3.7.2等离子体激波182
3.8多相流动的DBM建模196
3.8.1多相流动的研究196
3.8.2范德瓦耳斯理论197
3.8.3传统模型的LBM解法204
3.8.4基于DBM的多相流模型205
3.9DBM建模与LBM解法的比较225
3.10其他相关问题与小结227
第4章复杂物理场分析方法230
4.1基于规则点的结构和物理场分析230
4.1.1流变学描述230
4.1.2形态学描述232
4.2基于无规点的结构和物理场分析235
4.2.1GISO简介236
4.2.2基于SHT的结构管理236
4.2.3基于SHT的快速搜索法237
4.2.4GISO的应用238
4.3流场模拟中的示踪粒子法246
4.3.1示踪粒子的引入246
4.3.2应用举例248
第5章复杂介质动态响应：模拟研究252
5.1物质点模拟：整体行为252
5.1.1平均行为及其涨落252
5.1.2形态学分析260
5.2物质点模拟：局域行为273
5.2.1冲击加载273
5.2.2冲击卸载279
5.3离散玻尔兹曼模拟288
5.3.1多相流与相变288
5.3.2燃烧与爆轰310
5.3.3流体不稳定性327
5.4分子动力学模拟352
5.4.1微结构产生机制352
5.4.2微结构演化机制356
5.4.3从微观到介观：粗粒化建模359
5.5类分子动力学模拟361
第6章结论与展望368
参考文献371
附录一关于DBM的几个常见问题390
附录二两类动理学方法396
附录三基于相空间的建模与描述方法398
附录四DBM程序示例与说明401
附录五DBM与高阶有限差分LBM414
附录六基本泛函理论416
附录七中英文人名对照表419