本书共分为七章。第一章为绪论，阐述了稀薄气体的基本概念与内涵、Boltzmann方程的基本性质、计算方法与气固边界描述面临的挑战与研究现状。第二章推导了广义流体力学方程，在Eu高阶矩封闭与绝热假设基础上建立了非线性耦合本构模型及其无量纲形式。第三章系统论述了非线性耦合本构流体力学方程计算方法，包括方程的迭代算法、面向非结构网格计算方法。第四章建立了稀薄气体效应与高温气体效应耦合模型，阐述了临近空间高超声速环境下所面临的多种非平衡共存流动现象及基本物理概念，并推导了热化学非平衡流动的非线性耦合本构方程。第五章从直接模拟蒙特卡洛方法和平衡粒子模拟方法的基本思想和关键技术出发，建立了热化学非平衡流动的粒子模拟混合算法。第六章系统阐述了统一气体动理学方法计算策略、隐式时间推进方法及统一气体动理学波粒子方法的基本思想。第七章从微观分子动力学方法与气固相互作用基本模型出发，构造了双原子气体热非平衡态下的修正散射核模型，并建立了考虑粗糙表面宏观滑移边界条件。

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