稀薄气体动力学的现状

自从1946年钱学森的开创性文章发表以来,对稀薄气体动力学的兴趣主要在于高速稀薄气体对物体绕流的空气动力学问题。二十余年来这门学科发展很快,直到最近其发展势头仍未减弱,这点从历届稀薄气体     

稀薄气体动力学现状

自从1946年钱学森的开创性文章发表以来,对稀薄气体动力学的兴趣主要在于高速稀薄气体对物体绕流的空气动力学问题。二十余年来这门学科发展很快,直到最近其发展势头仍未减弱,这点从历届稀薄气体动力学国际会议的情况也可以看出来(其中第七次会议文集未到,仅见会议较详介绍,第八次1972年夏刚刚开过)。会议文集      

认识稀薄气体动力学

以通俗易懂的方式介绍了空气动力学当气体间断分子效应显著时发展起来的特殊分文——稀薄气体动力学、讨论了非平衡现象与稀薄气体动力学的关系．通过与8速度气体模型的间断Boltzmann方程的对比，解释了Boltzmann方程碰撞项的物理意义和数学困难，简要综述了其一般解法、讨论了分子在物体表面的反射和问题的边界条件，着重介绍了直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法和为克服低速稀薄流动(如MEMS中流动)中模拟困难的信息保存(IP)方法。     

稀薄气体动力学: 进展与应用

简要回顾了稀薄气体动力学的发展历程; 重点介绍了该领域最近二三十年的主要进展, 这突出表现在分子模拟方法(DSMC 方法、信息保存方法等) 的迅速发展与成功应用; 概述了航天工业、真空技术、微机电系统等尖端技术中的稀薄气流问题, 以及最近几届国际稀薄气体动力学会议的主题. 在此基础上指出了学科前沿问题, 以及几个与实际应用有关的重大问题, 如过渡流区高超声速三维非平衡流场的精细预测和实验验证、热层大气的时空演化规律与探测、以气体为介质的微机电系统设计与优化、真空环境下原子水平的材料制备工艺的定量设计.     

第24届国际稀薄气体动力学会议

第24届国际稀薄气体动力学会议于2004年7月11日至16日在意大利巴里市召开.会议主席为巴里大学化学系主任马里奥·卡彼特利教授.会议讨论的专题有:(1)Boltz-mann和相关方程;(2)内部流动和真空系统;(3)动理学与输运理论;(4)Monte-Carlo方法与数值解;(5)稀薄射流和羽流;(6)多粒子动力学;(7)态间动理学;(8)粒状结构气体;(9)等离子体中的输运;(10)稀薄等离子体;(11)微流动问题;(12)稀薄气体动力学中的实验;(13)气相分子碰撞     

关于稀薄气体动力学的发展方向

一般的流体力学、空气动力学、弹性力学等都是建立在连续介质概念的基础上,不研究构成连续介质的微观粒子的运动状态。随着高空高速飞行、宇航事业的发展,对空间科学的研究以及真空技术的发展,稀薄气体动力学得到了迅速发展。在数百公里以上的高层大气中,气体分子的平均自由程比飞行器的尺寸大得多。在广阔的日地空间里,在无限的宇宙空间中,大多数物质呈稀薄等离子体状态。有时,在一立方公里的空间内只有几十个分子在运动。用一般连续介质概念已不能描述这种运动状态,而必须从微观分析出发,也就是说,要用分子运动论的的方法研究气体的运动状态。      

第20届国际稀薄气体动力学会议(RGD-20)

第２０届国际稀薄气体动力学会议（ＲＧＤ┐２０）（１９９６年８月１９—２３日,北京）第２０届国际稀薄气体动力学会议（２０ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＲａｒｅｆｉｅｄＧａｓＤｙｎａｍ－ｉｃｓ）于１９９６年８月１９日至２３日在中国北...      

有攻角组合旋成体过渡区气动特性的统计模拟

对于象卫星、载人宇宙飞船及航天飞机等长时间在外层空间飞行的物体,稀薄气体气动特性的研究具有相当重要的意义,几十年来,从事稀薄气体动力学研究的学者们一直在力图求解Boltzmann方程,但至今尚未获得重大突破.对于紧迫的实际问题,只能求助于实验和工程方法,不过,由Bird所发展的统计模拟方法几乎能在整个过渡区为     

西德航空航天研究院和格廷根空气动力学研究所的空气动力学研究

笔者于1974年6月到1976年3月在格廷根的西德航空航天研究院-格廷根空气动力学研究所(DFVLRAVA)的稀薄气体力学研究所工作了近两年。现在根据在此期间的见闻,介绍DFVLR和AVA的空气动力学的研究状况。     

非平衡气体动力论的一种新的模方程

在非平衡气体动力论和稀薄气体动力学的理论研究中,发展了模方程法[1—4]。本文将逆碰撞积分写成f_z~n乘以对应的速度多项式为通项的级数形式,导出了一种新的非平衡气体动力论模方程,并应用该方程研究了冲激波结构问题,取得了良好结果。     

评介“稀薄气体动力学”

从上世纪末期开始,由我国空气动力学工作者共同编著的《近代空气动力学丛书》陆续出版了。这是庄逢甘院士和张涵信院士等领导的丛书编委会组织空气动力学工作者发挥集体智慧编著的一套跨世纪的丛书。丛书较好地总结和反映了40多年来中国空气动力学工作者的研究成果和经验,是空气动力学界乃至整个力学界的一件值得关注的大事。我们欢迎丛书的出现,希望正如丛书编辑委员会主任委员庄逢甘院士在序言中所说的那样,这套丛书的出版不仅能促进中国航空航天事业在21世纪的发展,对世界航空航天事业也有所贡献。我们在这里提出评介的是丛书中沈青研究员的《稀薄气体动力学》一书。     

中国科学院高温气体动力学重点实验室研究进展

在钱学森先生的倡导下,中国科学院力学研究所自20世纪50年代末期就开始了高温气体动力学的基础研究,相关研究进展曾经为发展我国``两弹一星'和神州飞船做出了重要贡献.在钱学森先生创立的气动研究队伍和科研积累的基础上,中国科学院于1994年组建了中国科学院高温气体动力学重点实验室.实验室成立以来一直坚持钱学森先生倡导的技术科学理念,按照中国科学院基础性、前瞻性和战略性的办院方针,面向航空航天和国民经济的重大战略需求,研究高温、高超声速条件下,具有分子内态变化介质流动的高温气体动力学前沿学科问题.通过不断提出新方法、新概念、新技术,支撑国家重大战略需求的关键技术攻关,推进高温气体动力学的学科发展.近年来,在国家973项目,国家自然科学基金委重大、重点项目和创新研究群体,科学院国际合作伙伴团队,863项目和中国科学院方向性创新项目的支持下,实验室在高焓高超声速气体流动规律、高超声速推进方法、稀薄气体非平衡流动、高超声速飞行器构型理论与优化等主要研究方向取得了重要研究成果,在促进高超声速流动模拟实验、高超声速推进、气动热预测与防护、高超声速飞行器气动布局优化设计等重大关键技术的发展方面发挥了重要作用.      

从分子运动论看连续介质气体动力学和稀薄气体的新特性

首先，综述了根据分子运动论对连续介质极限气体行为的最近研究．它表明：经典的连续气体动力学是不完整的；用分子运动论分析在连续介质极限时一些重要情况得到气体的正确行为是必不可免的．即，除了特殊的情况，甚至在平均自由程变为零的极限下热传导方程不能描述静止气体温度场；文中给出了根据分子运动论导出的温度场的正确方程组和边界条件及其具体应用．还用同轴圆筒间的包含气体凝聚相的气体流场的渐近分析，论证了经典连续气体动力学方程组的不完整性．其次，综述了最近几年发现的稀薄气体流动的新特性．如在凸体周围速度分布函数的不连续性及它与Ｓ层的关系，加热平板边缘周围引起的流动，有周期性温度分布的管道内产生的单方向流动．     

钱学森对近代力学的发展所做的贡献

钱学森先生为了研究实现高速飞机和远程火箭的可能性,在空气动力学、固体力学、稀薄气体力学和飞行力学等应用力学领域做出了杰出的贡献;并且开创了喷气推进学、工程控制论和物理力学等技术科学新分支.他对近代力学以至技术科学的内涵和发展方向,发表过全面系统的论述.在这篇文章中将介绍他的主要研究成果,并对他的科学思想作一初步的探讨.      

近空间高速飞行器气动特性研究与布局设计优化

高空高速飞行中的黏性干扰效应、真实气体效应和稀薄气体效应成为决定未来空天飞行器能否实现安全飞行、精确控制和制导的重大基础科学问题.介绍了黏性干扰效应、真实气体效应和稀薄气体效应对高空高速飞行器气动特性影响,回顾了飞行器气动布局设计优化的发展过程,给出典型高速高升阻比飞行器气动布局设计及优化的结果.      

基于稀薄效应的微气体径向轴承稳态性能

针对微气体轴承给出参考努森数的定义,根据空气不同温度时的黏度,得到参考努森数的分布范围;考虑气体稀薄效应,给出基于Burgdorfer一阶滑移速度边界的微气体径向轴承润滑Reynolds方程的修正形式; 采用有限差分法求解修正的Reynolds方程,得到不同参考努森数$Kn_0$, 轴承数以及轴颈偏心率情况下轴承的压力分布、无量纲承载能力及偏位角. 数值分析表明:随气体稀薄程度的增强,气体径向轴承的压力明显降低,无量纲承载力降低,而轴承偏位角增大. 当偏心率小于0.6时,轴承偏位角变化平缓,受$Kn_0$数的影响不明显. 当轴承数较小时,气体稀薄程度对轴承的无量纲承载力、偏位角影响较小.      

关于宇宙气体动力学

宇宙气体动力学是研究天文环境的气体动力学。它用气体动力学的理论和方法解释、分析星际介质与恒星大气中出现的天文现象,从而阐明天体的演化与运动规律,是一门涉及天体物理学、气体动力学、等离子体物理学与磁流体力学的边缘学科。天文介质(包括星际介质与恒星大气)的主要特点是低密度,有强辐射物,其中的微观过程与通常的气体动力学介质有很大区别,必须加以详尽分析。因此,宇宙气体动力学又可称为“有辐射场的微观气体动力学”     

毕生献中华──纪念林同骥先生诞辰80周年

林同骥先生是我国著名流体力学家．在稀薄气体力学、高超声速、跨声速空气动力学和不可压缩流体动力学等广泛的领域中都有重要的研究成果,尤其是在再入飞行器防热、再人物体的表面烧蚀和不可压缩振荡流等方面,为我国航天事业和海洋工程的发展作出了贡献．林同骥先生在１９７９～１９９０年期间先后任《力学学报》副主编、主编．为《力学学报》在改革开放新形势下的发展和进人国际交流大网络倾注了大量心血．在纪念林同骥先生诞辰８０周年之际,我们向读者介绍这位毕生献中华的科学家,并刊出他的学生们的一些论文,以表达怀念与崇敬之情．     

气体动理学格式与多尺度流动模拟

介绍了气体动理学格式(GKS)的基本构造原理及其在两种典型多尺度流动模拟中的应用。GKS利用介观BGK方程的跨尺度演化解来构造网格界面上的数值通量,从而发展出能随计算网格尺度变化自动切换物理模型的多尺度方法。对湍流这种宏观多尺度流动,发展了高精度GKS方法并成功用于低雷诺数湍流的直接数值模拟;为实现对高雷诺数湍流的高效精细模拟,基于拓展BGK方程和已有的RANS,LES模型建立了新型多尺度模拟框架。对跨流域稀薄流动,发展了适合大规模并行的三维统一气体动理学格式(UGKS),并建立了适合轴对称稀薄流动的UGKS。研究表明,GKS在多尺度流动高效模拟中的优异性能,具有很好的发展前景。     

探测气体平衡及非平衡态的相干反斯托克斯喇曼散射技术

一、引言这篇综述的目的在于介绍最近发展起来的相干反斯托克斯喇曼散射(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering(CARS))方法在诊断平衡及非平衡态气体中的应用,包括实验及理论两部分.文内还扼要介绍了我们正在筹备的测试系统的方案。在气体中,特别在稀薄气体非平衡流动中,探测粒子数密度分布;混合含气中各组分,各能态的分布;平动、振动、转动温度;粒子的激发和弛豫过程,都是比较困难的,而这些