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。

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
1.2.1 分子动力学
1.2.2 有限体积法
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
4.5.1 外力项方案
4.5.2 5种方案的评述
4.5.3 5种方案的分析
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
5.3.1 问题描述
5.3.2 算法简介
5.3.3 结果分析
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
6.1.1 反弹格式
6.1.2 非平衡态反弹方法
6.1.3 镜面反弹处理对称边界条件
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
6.3.1 进出口平衡态格式
6.3.2 进出口非平衡态反弹方法
6.3.3 进出口非平衡态外推法
6.4 曲面无滑移边界条件
6.4.1 插值反弹法
6.4.2 非平衡态外推法
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
8.1.1 颜色梯度模型
8.1.2 Shah-Chen模型
8.1.3 自由能模型
8.1.4 界面跟踪模型
8.1.5 模型比较
8.2 单组分多相Shan-Chen模型
8.2.1 SC模型中的平衡速度
8.2.2 粒子间相互作用力
8.2.3 与有限差分的关系
8.2.4 二阶空间导数
8.2.5 典型的状态方程
8.2.6 声速中的温度与实际温度的差别
8.2.7 热力学一致性
8.2.8 原始SCMP LBM模型中的状态方程
8.2.9 将其他EOS融入SC模型中
8.2.10 接触角
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
9.1.1 模型简介
9.1.2 平衡态分布函数(D2Q9模型)中系数的推导
9.2 Chapman-Enskog展开
9.3 Galileo不变性
9.4 相变模拟
9.5 接触角
9.5.1 如何设定接触角
9.5.2 数值验证
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
10.1.1 Cahn-Hilliard方程
10.1.2 质量守恒的局部Allen一Cahn方程
10.2 HCZ模型简介
10.3 界面追踪方程
10.3.1 界面追踪方程的数值求解
10.3.2 N-S方程的数值求解
第11章 I,BM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
11.2.1 插值LBM
11.2.2 微分LBM
11.2.3 Taylor展开和最小二乘法Boltzmann方法(TLLBM)
11.2.4 Runge-Kutta法
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