Advances in Direct Simulation Monte Carlo: From Micro-Scale to Rarefied Flow Phenomena
Language: English
Published by Springer Nature Singapore Aug 2025, 2025
- Hardcover
- New

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This item is printed on demand - it takes 3-4 days longer - Neuware -This book provides a comprehensive and in-depth presentation of recent advancements in the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) method, focusing on modern collision algorithms that maintain accuracy even with low particle-per-cell. Drawing from theoretical insights and computational innovations, it bridges fundamental kinetic theory with practical simulation techniques for rarefied gas flows.Structured across ten chapters, the book begins with a discussion of micro- and nanoscale fluid flows, where non-equilibrium effectsand rarefactionbecome dominant. It explores key phenomena in MEMS/NEMS devices, such as velocity slip, temperature jump, Knudsen minimum, and thermal polarization essential for understanding transport in confined geometries.A strong emphasis is placed on advanced DSMC collision schemes, including the BT-family of algorithms (e.g., SBT, ISBT, GBT, SSBT, and SGBT), as well as emerging hybrid approaches such as DSMC-Fokker-Planck and Low-Variance DSMC. Applications span from pressure-driven microchannel flows, thermally induced rarefied flows, and Couette/cavity configurations, to supersonic wedge flows and nonlinear instability phenomena like Rayleigh Bénard convection in rarefied gases.Special attention is given to semi-analytical aerodynamic modelsin free-molecular regimes, making the book particularly valuable for those working in aerospace applications at high altitudes or in low-density environments.With contributions from leading experts, this expanded volume serves as both a reference and a teaching guide for researchers and students in rarefied gas dynamics, microfluidics, and high-fidelity particle-based simulation methods. 484 pp. Englisch.…
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- Title
- Advances in Direct Simulation Monte Carlo: From Micro-Scale to Rarefied Flow Phenomena
- Author
- Ehsan Roohi
- Publisher
- Springer Nature Singapore Aug 2025
- Publication year
- 2025
- Condition
- Neu
- Binding
- Buch
- Language
- English
- ISBN 10
- 9819681995
- ISBN 13
- 9789819681990
- Dimensions
- 235x155x35 mm
This book provides a comprehensive and in-depth presentation of recent advancements in the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) method, focusing on modern collision algorithms that maintain accuracy even with low particle-per-cell. Drawing from theoretical insights and computational innovations, it bridges fundamental kinetic theory with practical simulation techniques for rarefied gas flows.
Structured across ten chapters, the book begins with a discussion of micro- and nanoscale fluid flows, where non-equilibrium effects and rarefaction become dominant. It explores key phenomena in MEMS/NEMS devices, such as velocity slip, temperature jump, Knudsen minimum, and thermal polarization—essential for understanding transport in confined geometries.
A strong emphasis is placed on advanced DSMC collision schemes, including the BT-family of algorithms (e.g., SBT, ISBT, GBT, SSBT, and SGBT), as well as emerging hybrid approaches such as DSMC-Fokker-Planck and Low-Variance DSMC. Applications span from pressure-driven microchannel flows, thermally induced rarefied flows, and Couette/cavity configurations, to supersonic wedge flows and nonlinear instability phenomena like Rayleigh–Bénard convection in rarefied gases.
Special attention is given to semi-analytical aerodynamic models in free-molecular regimes, making the book particularly valuable for those working in aerospace applications at high altitudes or in low-density environments.
With contributions from leading experts, this expanded volume serves as both a reference and a teaching guide for researchers and students in rarefied gas dynamics, microfluidics, and high-fidelity particle-based simulation methods.
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About the Author
Ehsan Roohi is currently a visiting associate professor at Embry Riddle Aeronautical University, Daytona Beach. In September 2025, he will join the Mechanical and Industrial Engineering Department at the University of Massachusetts Amherst. He received his Ph.D. degree from the Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran, in 2010, with a sabbatical visit at the University of Strathclyde, Uk. He was a University Professor at the Ferdowsi University of Mashhad, Iran and Xi’an Jiaotong University, China. He worked at the University of Maryland, School of Medicine, and the Department of Mechanical Engineering at Johns Hopkins in 2023-2024. He is an expert in direct simulation Monte Carlo (DSMC) techniques and has published several papers on new collision models in DSMC. His research primarily involves utilizing numerical models to explore rarefied gas dynamics in outer space and at micro and nano scales. He developed new propulsion systems for spacecraft, benefiting from solar radiation. He published more than 130 journal papers in prestigious journals such as Journal of Fluid Mechanics, Journal of Computational Physics, and Physics of Fluids.
Dr. Hassan Akhlaghi received his B.Sc., M.Sc., and Ph.D. in Aerospace Engineering from Sharif University of Technology, Tehran, Iran, in 2007, 2010, and 2020, respectively. Since Sep. 2024, Dr. Akhlaghi has been an assistant professor in the Faculty of New Science and Technology, University of Tehran. Dr. Akhlaghi focuses on the research of rarefied gas dynamics and micro-/nano-scale gas flows. His research interests include rarefied gas flows simulation using the DSMC method, algorithm development in the DSMC method, gas flow investigation in microchannels, flow physics of rarefied gas flows, etc. Since 2008, Dr. Akhlaghi has published 42 peer-reviewed technical papers in international journals and conferences. He served as a reviewer for several international journals. He was awarded the top Researcher Award, which recognized his achievement as one of the most highlighted research outputs performed by Sharif University of Technology in 2019–2020.
Dr. Stefan Stefanov is a professor at the Institute of Mechanics, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria. He received a Doctor of Science in Applied Mathematics from Sofia University in 1987. Prof. Stefanov is interested in topics including microfluidics, kinetic theory of gases, fluid mechanics, flow instabilities, self-organized fluid systems, transition to turbulence, partial differential equations, numerical methods in fluid mechanics, and Monte Carlo numerical methods (with particular interest in the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) method).
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Inhaltsverzeichnis
Geltungsbereich
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Widerrufsrecht
Preise und Zahlungsbedingungen
Liefer- und Versandbedingungen
Eigentumsvorbehalt
Mängelhaftung
Anwendbares Recht
Gerichtsstand
Alternative Streitbeilegung
- Geltungsbereich
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- Vertragsschluss
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indem er dem Kunden eine schriftliche Auftragsbestätigung oder eine Auftragsbestätigung in Textform (Fax oder E-Mail) übermittelt, wobei insoweit der Zugang der Auftragsbestätigung beim Kunden maßgeblich ist, oder
indem er dem Kunden die bestellte Ware liefert, wobei insoweit der Zugang der Ware beim Kunden maßgeblich ist, oder
indem er den Kunden nach Abgabe von dessen Bestellung zur Zahlung auffordert.
Liegen mehrere der vorgenannten Alternativen vor, kommt der Vertrag in dem Zeitpunkt zustande, in dem eine der vorgenannten Alternativen zuerst eintritt. Nimmt der Verkäufer das Angebot des Kunden innerhalb vorgenannter Frist nicht an, so gilt dies als Ablehnung des Angebots mit der Folge, dass der Kunde nicht mehr an seine Willenserklärung gebunden ist.
2.4 Die Frist zur Annahme des Angebots beginnt am Tag nach der Absendung des Angebots durch den Kunden zu laufen und endet mit dem Ablauf des fünften Tages, welcher auf die Absendung des Angebots folgt.
2.5 Bei der Abgabe eines Angebots über das Online-Bestellformular des Verkäufers wird der Vertragstext vom Verkäufer gespeichert und dem Kunden nach Absendung seiner Bestellung nebst den vorliegenden AGB in Textform (z. B. E-Mail, Fax oder Brief) zugeschickt. Zusätzlich wird der Vertragstext bei ZVAB/Abebooks archiviert und kann vom Kunden über sein passwortgeschütztes Nutzerkonto bei ZVAB/Abebooks kostenlos abgerufen werden.
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2.7 Für den Vertragsschluss steht die deutsche Sprache zur Verfügung.
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4.3 Dem Kunden stehen verschiedene Zahlungsmöglichkeiten zur Verfügung, die im ZVAB/Abebooks-Shop des Verkäufers angegeben werden.
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5.1 Die Lieferung von Waren erfolgt auf dem Versandweg an die vom Kunden angegebene Lieferanschrift, sofern nichts anderes vereinbart ist. Bei der Abwicklung der Transaktion ist die in der Bestellabwicklung des Verkäufers angegebene Lieferanschrift maßgeblich.
5.2 Scheitert die Zustellung der Ware aus Gründen, die der Kunde zu vertreten hat, trägt der Kunde die dem Verkäufer hierdurch entstehenden angemessenen Kosten. Dies gilt im Hinblick auf die Kosten für die Hinsendung nicht, wenn der Kunde sein Widerrufsrecht wirksam ausübt. Für die Rücksendekosten gilt bei wirksamer Ausübung des Widerrufsrechts durch den Kunden die in der Widerrufsbelehrung des Verkäufers hierzu getroffene Regelung.
5.3 Der Verkäufer behält sich das Recht vor, im Falle nicht richtiger oder nicht ordnungsgemäßer Selbstbelieferung vom Vertrag zurückzutreten. Dies gilt nur für den Fall, dass die Nichtlieferung nicht vom Verkäufer zu vertreten ist und dieser mit der gebotenen Sorgfalt ein konkretes Deckungsgeschäft mit dem Zulieferer abgeschlossen hat. Der Verkäufer wird alle zumutbaren Anstrengungen unternehmen, um die Ware zu beschaffen. Im Falle der Nichtverfügbarkeit oder der nur teilweisen Verfügbarkeit der Ware wird der Kunde unverzüglich informiert und die Gegenleistung unverzüglich erstattet.
5.4 Selbstabholung ist aus logistischen Gründen nicht möglich.
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Eigentumsvorbehalt
Tritt der Verkäufer in Vorleistung, behält er sich bis zur vollständigen Bezahlung des geschuldeten Kaufpreises das Eigentum an der gelieferten Ware vor. -
Mängelhaftung
Soweit sich aus den nachfolgenden Regelungen nichts anderes ergibt, gelten die Vorschriften der gesetzlichen Mängelhaftung. Hiervon abweichend gilt bei Verträgen zur Lieferung von Waren:
7.1 Handelt der Kunde als Unternehmer,
hat der Verkäufer die Wahl der Art der Nacherfüllung;
beträgt bei neuen Waren die Verjährungsfrist für Mängelrechte ein Jahr ab Ablieferung der Ware;
sind bei gebrauchten Waren die Mängelrechte ausgeschlossen;
beginnt die Verjährung nicht erneut, wenn im Rahmen der Mängelhaftung eine Ersatzlieferung erfolgt.
7.2 Die vorstehend geregelten Haftungsbeschränkungen und Fristverkürzungen gelten nicht
für Schadensersatz- und Aufwendungsersatzansprüche des Kunden,
für den Fall, dass der Verkäufer den Mangel arglistig verschwiegen hat,
für Waren, die entsprechend ihrer üblichen Verwendungsweise für ein Bauwerk verwendet worden sind und dessen Mangelhaftigkeit verursacht haben,
für eine ggf. bestehende Verpflichtung des Verkäufers zur Bereitstellung von Aktualisierungen für digitale Produkte, bei Verträgen zur Lieferung von Waren mit digitalen Elementen.
7.3 Darüber hinaus gilt für Unternehmer, dass die gesetzlichen Verjährungsfristen für einen ggf. bestehenden gesetzlichen Rückgriffsanspruch unberührt bleiben.
7.4 Handelt der Kunde als Kaufmann i.S.d. § 1 HGB, trifft ihn die kaufmännische Untersuchungs- und Rügepflicht gemäß § 377 HGB. Unterlässt der Kunde die dort geregelten Anzeigepflichten, gilt die Ware als genehmigt.
7.5 Handelt der Kunde als Verbraucher, so wird er gebeten, angelieferte Waren mit offensichtlichen Transportschäden bei dem Zusteller zu reklamieren und den Verkäufer hiervon in Kenntnis zu setzen. Kommt der Kunde dem nicht nach, hat dies keinerlei Auswirkungen auf seine gesetzlichen oder vertraglichen Mängelansprüche.
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Anwendbares Recht
Für sämtliche Rechtsbeziehungen der Parteien gilt das Recht der Bundesrepublik Deutschland unter Ausschluss der Gesetze über den internationalen Kauf beweglicher Waren. Bei Verbrauchern gilt diese Rechtswahl nur insoweit, als nicht der gewährte Schutz durch zwingende Bestimmungen des Rechts des Staates, in dem der Verbraucher seinen gewöhnlichen Aufenthalt hat, entzogen wird. -
Gerichtsstand
Handelt der Kunde als Kaufmann, juristische Person des öffentlichen Rechts oder öffentlich-rechtliches Sondervermögen mit Sitz im Hoheitsgebiet der Bundesrepublik Deutschland, ist ausschließlicher Gerichtsstand für alle Streitigkeiten aus diesem Vertrag der Geschäftssitz des Verkäufers. Hat der Kunde seinen Sitz außerhalb des Hoheitsgebiets der Bundesrepublik Deutschland, so ist der Geschäftssitz des Verkäufers ausschließlicher Gerichtsstand für alle Streitigkeiten aus diesem Vertrag, wenn der Vertrag oder Ansprüche aus dem Vertrag der beruflichen oder gewerblichen Tätigkeit des Kunden zugerechnet werden können. Der Verkäufer ist in den vorstehenden Fällen jedoch in jedem Fall berechtigt, das Gericht am Sitz des Kunden anzurufen. -
Alternative Streitbeilegung
Der Verkäufer ist zur Teilnahme an einem Streitbeilegungsverfahren vor einer Verbraucherschlichtungsstelle weder verpflichtet noch bereit.
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