Molekulare Gasdynamik

Die kinetische Theorie beschreibt Eigenschaften eines Gases bei der mikroskopischen Bewegung von Atomen und Molekülen, woraus alle strömungsrelevanten, makroskopischen Größen ermittelt werden können. Sie ermöglicht ein tieferes Verständnis für die Ansätze der Kontinuumsmechanik und bietet die einzige Möglichkeit, Phänomene bei stärkeren Abweichungen vom thermodynamischen Gleichgewicht zu erklären und quantitativ zu bestimmen. Dieses Buch bietet eine verständliche und gut gegliederte Einführung in die molekulare Gasdynamik, es zeigt Lösungsmöglichkeiten und Anwendungen aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht. Ausgehend von einfachsten mikroskopischen Modellen über die Gleichgewichtsverteilung nach Maxwell bis hin zur Boltzmann-Gleichung, werden klassische Ansätze aus Strömungsmechanik und Thermodynamik hergeleitet und interpretiert. Daneben zeigt das Buch aktuelle Trends, z. B. in der numerischen Methodenentwicklung. Wichtige gaskinetische Simulationsverfahren werden vorgestellt, allen voran die Lattice-Boltzmann-Methoden, die als neue und effiziente Verfahren in der numerischen Strömungsmechanik breite Verwendung finden. Das Buch eignet sich als Lehrbuch in den Ingenieur- und Naturwissenschaften und dient den Ingenieuren in Luft- und Raumfahrt und in der Verfahrenstechnik als wichtige Grundlage. Der Autor ist Professor an der Universität Duisburg-Essen und hat langjährige Lehr- und Forschungserfahrung auf dem Gebiet der Strömungsmechanik.

Einführung in die molekulare Gasdynamik. - Elementare Gaskinetik. - Verteilungsfunktion und makroskopische Größen. - Kinetische Theorie für Gleichgewicht. - Boltzmann-Gleichung. - Boltzmann-Gleichung für Gasgemische. - Strömungen im Nichtgleichgewicht. - Numerische Verfahren zur Lösung der Boltzmann-Gleichung. - Lattice-Boltzmann-Methoden.