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《高超聲速氣動熱力學》是一部探索微觀物理與宏觀力學相結合，求解高超聲速再入飛行時遇到的氣動熱力學問題的專著。《高超聲速氣動熱力學》分3篇共12章，十分注重理論論述和基本概念的準確性與嚴謹性、十分注重全書框架的整體性與同一性，整個研究針對國外著名的18種航天器/探測器高超聲速進入其它星球大氣層或再入地球大氣層的氣動熱力學問題，計算了179種工況。這些成果對于從事高超聲速流體力學和熱防護的科技人員以及大學教師、學生來講是非常寶貴的著作。
目次
第一篇 張量分析與物理力學基礎
第1章 場論基礎與張量分析初步
1.1 任意曲線坐標系及其基矢量
1.2 張量的并矢表示法以及張量的張量積與點積
1.3 張量的導數以及張量分量對坐標的協變導數
1.4 微分算子以及張量的梯度、散度和旋度等運算
1.5 張量的兩次協變導數以及曲率張量
1.6 張量場函數的導數及其具體表達形式
1.7 兩種坐標系下張量函數的物質導數
1.8 張量場函數對時間的絕對導數與相對導數
1.9 場論分析中幾個重要的積分關系式
第2章 經典力學基礎
2.1 動力學虛位移原理以及dAlembert原理的幾種形式
2.2 Hamilton原理
2.3 Newton方程、Lagrange方程與Hamilton正則方程
2.4 Poisson括號以及接觸變換
2.5 相空間和Liouville定理
第3章 電動力學基礎
3.1 電磁場的能量守恒與動量守恒定律
3.2 電磁場的規范變換以及d’Alembert方程
3.3 Maxwell方程組的數學結構以及介質交界面上的條件
3.4 電磁流體力學基本方程組及其數學結構
3.5 狹義相對論下Maxwell方程組的協變性
3.6 電磁場中帶電粒子運動的Lagrange函數與Hamilton函數
3.7 運動點電荷的電磁場以及加速運動時的輻射能量
3.8 電子的電磁質量與輻射阻尼力
3.9 Vlasov方程以及耦合方程組
第4章 量子力學基礎
4.1 Hilbert空間以及量子力學的基本原理
4.2 力學量的測量以及力學量隨時間的變化
4.3 表象變換以及Schrodinger繪景與}teisenberg繪景
4.4 統計系綜的密度算符以及Liouville方程
4.5 Schrodinger方程及其數學結構
4.6 相對論下Klein—Gordon方程以及Bose子
4.7 Fermi子以及Dirac方程組與它的數學結構
4.8 帶電粒子在電磁場中的運動以及Pauli方程
4.9 散射理論的基本方程以及T矩陣與S矩陣
第5章 熱力學與統計物理學基礎
5.1 經典體系的平衡統計力學基礎
5.2 量子體系的平衡統計力學基礎
5.3 從量子統計到經典統計的極限過渡
5.4 力學微擾所引起的不可逆過程以及熵產生率
5.5 非平衡統計算符
5.6 多組元系統的輸運問題
5.7 弛豫過程普遍理論的概述
5.8 約化分布函數的時間演化以及廣義Liouville方程
5.9 Boltzmann方程以及關聯動力學分量
第二篇 高超聲速氣動熱力學的基本理論與基本方程
第6章 高超聲速流動的主要特征以及飛行器的運動分析
6.1 高超聲速流動的基本概念與基本特征
6.2 高超聲速飛行器的運動方程以及典型飛行過程的初步分析
6.3 高超聲速再入過程中流場的特性以及光電的輻射與傳播
6.4 高溫氣體中的輸運現象與傳熱的幾種方式
第7章 高溫氣體的熱力學與化學熱力學特性
7.1 高溫氣體的熱力學特性
7.2 流體運動的熱力學第一定律
7.3 流體運動的熱力學第二定律
7.4 熱力學函數與普遍微分關系式
7.5 高溫氣體的化學熱力學特性
第8章 高溫氣體的統計理論與非平衡效應
8.1 微觀狀態數以及Boltzmann關系式
8.2 微正則系綜的分布函數以及熱力學函數
8.3 正則系綜的分布函數以及熱力學函數
8.4 巨正則系綜的分布函數以及熱力學函數
8.5 配分函數的分解定理及應用
8.6 化學平衡反應混合氣體的熱力學特性
8.7 理想離解氣體及熱狀態方程
8.8 電離平衡以及Saha方程
8.9 高溫空氣平衡態熱力學特性的計算
8.10 高溫氣體的振動松弛與化學非平衡的計算
8.11 高溫化學反應氣體的非平衡理論概述
第9章 高超聲速高溫連續流的非平衡廣義Navier—Stokes方程組
9.1 高超聲速高溫熱力學非平衡流與化學非平衡流動的基本方程
9.2 高超聲速電磁流體力學的基本方程組
9.3 平衡與非平衡狀態下輻射流體力學的基本方程組
9.4 定解條件的提法以及飛行器壁表面溫度的確定
第10章 高超聲速高溫稀薄流的Boltzmann方程
10.1 單組分、單原子分子的Boltzmann方程以及H定理
10.2 多組分、單原子分子的Boltzmann方程
10.3 單組分、多原子分子、考慮量子數的Boltzmann方程
10.4 多組分、多原子分子、考慮量子數與簡并度的Boltzmann方程
10.5 Boltzmann方程的微觀基礎及稠密氣體理論的概述
第三篇 高超聲速高溫流場的數值方法及其典型算例
第11章 高精度高分辨率格式的構造方法以及數值耗散的控制
11.1 小波探測技術及高精度高分辨率有限差分離散格式
11.2 有限體積法中黏性項的計算及其高效率快速算法
11.3 高精度高分辨率RKDG有限元方法
11.4 結構與非結構混合網格的快速生成及其自適應算法
11.5 可壓縮湍流的RANS與LES組合雜交方法
11.6 用N—S方程求解再人地球、火星及土衛六大氣層的典型算例
第12章 求解高超聲速稀薄流的DSMC方法及其應用
12.1 高超聲速高溫稀薄流的二維DSMC算法與典型算例分析
12.2 四種高超聲速探測器繞流的三維DSMC計算與傳熱分析
12.3 再入飛行中DSMC與Navier—Stokes兩種模型的計算與分析
參考文獻
第1章 場論基礎與張量分析初步
1.1 任意曲線坐標系及其基矢量
1.2 張量的并矢表示法以及張量的張量積與點積
1.3 張量的導數以及張量分量對坐標的協變導數
1.4 微分算子以及張量的梯度、散度和旋度等運算
1.5 張量的兩次協變導數以及曲率張量
1.6 張量場函數的導數及其具體表達形式
1.7 兩種坐標系下張量函數的物質導數
1.8 張量場函數對時間的絕對導數與相對導數
1.9 場論分析中幾個重要的積分關系式
第2章 經典力學基礎
2.1 動力學虛位移原理以及dAlembert原理的幾種形式
2.2 Hamilton原理
2.3 Newton方程、Lagrange方程與Hamilton正則方程
2.4 Poisson括號以及接觸變換
2.5 相空間和Liouville定理
第3章 電動力學基礎
3.1 電磁場的能量守恒與動量守恒定律
3.2 電磁場的規范變換以及d’Alembert方程
3.3 Maxwell方程組的數學結構以及介質交界面上的條件
3.4 電磁流體力學基本方程組及其數學結構
3.5 狹義相對論下Maxwell方程組的協變性
3.6 電磁場中帶電粒子運動的Lagrange函數與Hamilton函數
3.7 運動點電荷的電磁場以及加速運動時的輻射能量
3.8 電子的電磁質量與輻射阻尼力
3.9 Vlasov方程以及耦合方程組
第4章 量子力學基礎
4.1 Hilbert空間以及量子力學的基本原理
4.2 力學量的測量以及力學量隨時間的變化
4.3 表象變換以及Schrodinger繪景與}teisenberg繪景
4.4 統計系綜的密度算符以及Liouville方程
4.5 Schrodinger方程及其數學結構
4.6 相對論下Klein—Gordon方程以及Bose子
4.7 Fermi子以及Dirac方程組與它的數學結構
4.8 帶電粒子在電磁場中的運動以及Pauli方程
4.9 散射理論的基本方程以及T矩陣與S矩陣
第5章 熱力學與統計物理學基礎
5.1 經典體系的平衡統計力學基礎
5.2 量子體系的平衡統計力學基礎
5.3 從量子統計到經典統計的極限過渡
5.4 力學微擾所引起的不可逆過程以及熵產生率
5.5 非平衡統計算符
5.6 多組元系統的輸運問題
5.7 弛豫過程普遍理論的概述
5.8 約化分布函數的時間演化以及廣義Liouville方程
5.9 Boltzmann方程以及關聯動力學分量
第二篇 高超聲速氣動熱力學的基本理論與基本方程
第6章 高超聲速流動的主要特征以及飛行器的運動分析
6.1 高超聲速流動的基本概念與基本特征
6.2 高超聲速飛行器的運動方程以及典型飛行過程的初步分析
6.3 高超聲速再入過程中流場的特性以及光電的輻射與傳播
6.4 高溫氣體中的輸運現象與傳熱的幾種方式
第7章 高溫氣體的熱力學與化學熱力學特性
7.1 高溫氣體的熱力學特性
7.2 流體運動的熱力學第一定律
7.3 流體運動的熱力學第二定律
7.4 熱力學函數與普遍微分關系式
7.5 高溫氣體的化學熱力學特性
第8章 高溫氣體的統計理論與非平衡效應
8.1 微觀狀態數以及Boltzmann關系式
8.2 微正則系綜的分布函數以及熱力學函數
8.3 正則系綜的分布函數以及熱力學函數
8.4 巨正則系綜的分布函數以及熱力學函數
8.5 配分函數的分解定理及應用
8.6 化學平衡反應混合氣體的熱力學特性
8.7 理想離解氣體及熱狀態方程
8.8 電離平衡以及Saha方程
8.9 高溫空氣平衡態熱力學特性的計算
8.10 高溫氣體的振動松弛與化學非平衡的計算
8.11 高溫化學反應氣體的非平衡理論概述
第9章 高超聲速高溫連續流的非平衡廣義Navier—Stokes方程組
9.1 高超聲速高溫熱力學非平衡流與化學非平衡流動的基本方程
9.2 高超聲速電磁流體力學的基本方程組
9.3 平衡與非平衡狀態下輻射流體力學的基本方程組
9.4 定解條件的提法以及飛行器壁表面溫度的確定
第10章 高超聲速高溫稀薄流的Boltzmann方程
10.1 單組分、單原子分子的Boltzmann方程以及H定理
10.2 多組分、單原子分子的Boltzmann方程
10.3 單組分、多原子分子、考慮量子數的Boltzmann方程
10.4 多組分、多原子分子、考慮量子數與簡并度的Boltzmann方程
10.5 Boltzmann方程的微觀基礎及稠密氣體理論的概述
第三篇 高超聲速高溫流場的數值方法及其典型算例
第11章 高精度高分辨率格式的構造方法以及數值耗散的控制
11.1 小波探測技術及高精度高分辨率有限差分離散格式
11.2 有限體積法中黏性項的計算及其高效率快速算法
11.3 高精度高分辨率RKDG有限元方法
11.4 結構與非結構混合網格的快速生成及其自適應算法
11.5 可壓縮湍流的RANS與LES組合雜交方法
11.6 用N—S方程求解再人地球、火星及土衛六大氣層的典型算例
第12章 求解高超聲速稀薄流的DSMC方法及其應用
12.1 高超聲速高溫稀薄流的二維DSMC算法與典型算例分析
12.2 四種高超聲速探測器繞流的三維DSMC計算與傳熱分析
12.3 再入飛行中DSMC與Navier—Stokes兩種模型的計算與分析
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