稀薄气体动力学是空气动力学的一个分支。气体密度很低/系统尺度很小时，气体分子离散特性开始显现，流体力学中的连续介质假设（应力仅跟当地的应变及其时间变化率有关）不再适用（如图1），研究这种气体流动规律的学科就是稀薄气体动力学，在航天器再入大气层、微机电系统、页岩气开采等领域有重要应用。

因为Navier-Stokes方程失效，稀薄气体动力学主要通过气体动理论中的玻尔兹曼方程研究。因为重要性和挑战性，历史上有很多科学家对其开展了研究，包括麦克斯韦、玻尔兹曼、希尔伯特、Chapman、Enskog，王承书、Grad、Graeme Bird。从早期对玻尔兹曼方程正确性的激烈争论（玻尔兹曼），到试图建立玻尔兹曼方程和宏观流体力学方程组的关系（希尔伯特，Chapman-Enskog，Grad）；从玻尔兹曼方程的推广（王承书-乌伦贝克），到玻尔兹曼方程的求解（Graeme Bird），历经150余年而弥久不衰，更是随着科技的发展，在载人航天、火星登陆等领域得到了广泛应用。

作者本人在稀薄气体动力学方面进行了十余年的研究。很高兴在今年教师节/中秋节出版了专著《Rarefied Gas Dynamics: Kinetic Modeling and Multi-Scale Simulation》。主要内容包括：

1. 快速谱方法FSM求解玻尔兹曼碰撞项

2. 合成迭代算法GSIS快速求解玻尔兹曼方程

3. 在王承书-乌伦贝克方程基础上，多原子气体的简化模型