近岸水波的数值方法

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余锡平著 著
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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030521965
商品编码:14181858700
出版时间:2017-03-01

具体描述

作  者:余锡平 著 著作 定  价:180 出 版 社:科学出版社 出版日期:2017年03月01日 页  数:432 装  帧:精装 ISBN:9787030521965 前言
第1章 引论
1.1 近岸水波动力学的主要研究方法
1.2 近岸水波数学模型的主要类型
1.3 近岸水波数值计算方法的特点和发展趋势
1.4 本书内容概要
篇 近岸水波的数学模型
第2章 近岸水波现象
2.1 近岸水波的力学成因
2.2 规则水波的描述方法
2.3 规则水波的传播规律
2.4 不规则水波的统计特征
2.5 近岸水波的变形现象
2.6 近岸水波的伴生现象
第3章 水波属性的数学表述
3.1 水波的传播属性
3.2 水波的频散特性
3.3 水波的非线性特性
3.4 水波的衰变特性
3.5 水波的耗散特性
部分目录

内容简介

《近岸水波的数值方法(精)》将散见于各类文献中各种具有典型意义的近岸水波数学模型及其相应的数值计算方法进行整理,以其精华形成一个比较完整的体系,是近岸海洋动力学以及海岸工程学领域研究人员提高数值计算理论水平的入门读物。全书分为两篇。靠前篇为近岸水波的数学模型,介绍近岸水波现象、水波的各种特征及各自的数学描述方法、水波理论的流体力学基础、常见水波方程的推导方法、近岸水波方程的拓展和修正形式。第二篇介绍绕射方程的边界元法、稳态缓坡方程的有限元法、瞬态缓坡方程的有限差分法、浅水波方程的特征差分法、浅水波方程的有限体积法、Boussinesq方程的有限差分法、线性势波问题的边界元法、NS方程的有限体积法和NS方程的光滑粒子法。书中除了计算方法的论述,还包括典型问题的计算结果。     **章 引论

    1.1 近岸水波动力学的主要研究方法

    近岸水波动力学是以近岸海域中水波的运动规律及其动力学机理作为研究对象的一门应用科学。近岸水波动力学的理论基础是流体力学,因此,它也被看作流体力学的应用领域;近岸水波动力学又是海岸科学和工程的理论支撑,所以它也被看作海岸科学和工程的学科基础。理论分析、物理观测和数值计算是近岸水波动力学的主要研究方法。理论分析是通过引入适当的假设使得水波现象的某种特征可用特殊形式的微分方程进行描述,然后用准确的或近似的方法求得相应微分方程的解析解,并以此为基础分析水波运动规律的方法。理论分析的方法能全面完整地揭示水波运动规律的各个方面及其与各影响因素之间的关系,等

近岸水波的数值方法 引言 海洋,尤其是近岸海域,是人类活动的重要场所,也孕育着丰富的海洋资源。然而,近岸海域的动力环境复杂多变,受潮汐、波浪、洋流、风等多种因素的影响,这些动力过程不仅深刻影响着海洋生态系统的演变,也与海岸防护、航运安全、海洋工程建设以及近海资源开发等人类活动息息相关。精确地模拟和预测近岸海域的水波行为,对于理解和应对这些复杂挑战至关重要。 传统的基于实地观测和理论分析的方法,虽然在某些特定场景下具有不可替代的作用,但往往难以全面捕捉近岸海域瞬息万变的动力过程。观测手段在空间和时间分辨率上存在局限,难以覆盖广阔的近岸区域;而简化模型又可能忽略某些重要的物理机制。因此,发展先进的数值模拟方法,成为深入研究近岸水波行为、进行准确预报和有效决策的强大工具。 本书《近岸水波的数值方法》正是基于这一需求而创作,它系统地介绍了当前在近岸水波模拟领域广泛应用且具有重要发展潜力的各类数值方法。本书旨在为读者提供一个深入理解近岸水波动力过程的理论框架,并掌握实际应用这些数值方法进行模拟和分析的技能。本书的目标读者包括但不限于海洋学家、海岸工程师、水利工程师、环境科学家、以及对海洋动力学和计算科学感兴趣的研究生和工程师。 第一部分:近岸水波动力学基础回顾 在深入探讨数值方法之前,有必要对近岸水波的基本物理概念和控制方程进行回顾。本部分将为读者打下坚实的理论基础,确保读者能够理解后续数值方法的推导和应用。 1.1 水波基本理论: 1.1.1 自由表面流体的基本假设: 介绍牛顿流体、不可压缩性、无粘性或低粘性假设,以及其在近岸水波模拟中的适用性与局限性。 1.1.2 势流理论与涡旋流理论: 阐述两种主要的流体动力学理论框架。重点介绍势流理论的优势(计算效率高,易于数学处理)及其在描述浅水波、长波问题中的应用,同时也指出其在处理复杂岸边地形、绕射、反射等现象时的局限性。介绍涡旋流理论在捕捉水体粘性效应、能量耗散等方面的作用。 1.1.3 线性波理论与非线性波理论: 解释 Airy 波理论的假设、优点和适用范围(小振幅波),以及其在波浪传播、叠加等基础问题中的应用。随后,介绍非线性波理论的重要性,特别是对于近岸海域,波浪振幅可能与水深相比不可忽略,非线性效应(如波形畸变、能量传递)将变得显著。讨论 Boussinesq 方程、KdV 方程等描述非线性浅水波的经典方程。 1.2 近岸水波的关键物理过程: 1.2.1 波浪的产生与传播: 简述风浪的产生机制,以及波浪在开放水域的传播规律(色散、能量耗散)。 1.2.2 波浪的变形: 重点介绍近岸区域的特殊波浪现象,包括: 折射(Refraction): 由于水深变化导致波浪传播方向的改变。 绕射(Diffraction): 波浪绕过障碍物(如防波堤、岛屿)后传播的现象。 反射(Reflection): 波浪撞击坚硬海岸线或结构物后向海面传播的现象。 破碎(Breaking): 波浪在到达岸边浅水区时,由于底部摩擦和水深限制而发生破碎,将能量转化为混合、紊流等耗散过程。 近岸流(Nearshore Currents): 包括涌升流(undertow)、横向流(longshore current)以及由波浪破碎产生的各种环流,这些流体运动对泥沙输运和海岸地貌演变至关重要。 1.2.3 潮汐与洋流的相互作用: 探讨潮汐和洋流作为背景流场,如何影响波浪的传播、变形以及与海岸的相互作用。 1.3 控制方程: 1.3.1 欧拉方程与纳维-斯托克斯方程: 介绍描述流体运动的完整方程组,分析其在不同简化下的形式。 1.3.2 浅水方程(Shallow Water Equations, SWEs): 重点介绍在近岸工程中常用的简化方程组,分析其在长波和短波模拟中的适用性。 1.3.3 Boussinesq 方程族: 介绍不同阶次的 Boussinesq 方程,阐述其在描述非线性、色散效应方面的优势。 1.3.4 卷积方程(Mild-Slope Equations): 介绍该方程在描述波浪在变化水深、复杂海岸线下的折射、绕射效应方面的应用。 第二部分:近岸水波数值方法概览 本部分将系统介绍实现上述控制方程数值求解的常用方法,并分析其各自的特点、优势和适用场景。 2.1 有限差分法(Finite Difference Method, FDM): 2.1.1 基本原理: 介绍如何将连续的偏微分方程离散化为代数方程,通过在网格点上求解。 2.1.2 离散格式: 讲解中心差分、向前差分、向后差分等不同格式及其精度、稳定性的权衡。 2.1.3 时间离散: 介绍显式和隐式时间推进格式,如欧拉法、Crank-Nicolson法等,以及它们在处理稳定性与计算效率上的差异。 2.1.4 在近岸水波模拟中的应用: 讨论 FDM 在实现浅水方程、Boussinesq 方程等数值求解的典型算例,如波浪传播、浅水波的演变等。重点分析其在处理复杂边界(如海岸线)时的挑战。 2.2 有限元法(Finite Element Method, FEM): 2.2.1 基本原理: 介绍如何将计算区域划分为若干个小的单元(如三角形、四边形),在单元内使用形函数近似解,然后通过弱形式将偏微分方程转化为代数方程组。 2.2.2 单元与形函数: 讲解不同类型单元(一维、二维)和形函数(线性、二次)的选择及其对精度的影响。 2.2.3 变分原理与加权残量法: 介绍 FEM 的数学基础。 2.2.4 在近岸水波模拟中的应用: 详细阐述 FEM 在处理复杂几何形状(如曲折的海岸线、不规则的海底地形、海洋工程结构物)方面的天然优势。介绍 FEM 在求解卷积方程、长波方程等方面的应用。 2.3 有限体积法(Finite Volume Method, FVM): 2.3.1 基本原理: 介绍如何将计算区域划分为控制体(网格单元),并对控制方程在每个控制体上进行积分,通过通量在界面上的守恒来近似求解。 2.3.2 通量计算: 讲解不同的通量计算方法,如通量向量分裂(FVS)、Rusanov 格式、Roe 格式等,以及它们在处理激波和间断方面的特性。 2.3.3 在近岸水波模拟中的应用: 强调 FVM 在处理守恒律方程(如浅水方程)时的优势,尤其是在描述波浪破碎、能量耗散等非线性过程时。介绍 FVM 在实现高精度、无震荡求解器方面的进展。 2.4 边界元法(Boundary Element Method, BEM): 2.4.1 基本原理: 介绍 BEM 如何将问题转化为积分方程,仅需在问题的边界上离散化,大大减少计算量,尤其适用于无限域问题。 2.4.2 格林函数与基本解: 讲解 BEM 的核心数学工具。 2.4.3 在近岸水波模拟中的应用: 讨论 BEM 在模拟不受底部摩擦影响的(或近似无粘性)传播和绕射问题中的强大能力。分析其在处理开边界和大型模型时的优势,例如模拟波浪进入港口或穿越海峡。 2.5 混合方法与高级数值技术: 2.5.1 伪谱法(Pseudo-spectral Method): 介绍其在高精度求解某些方程(如非线性薛定谔方程)中的应用。 2.5.2 动网格技术(Adaptive Mesh Refinement, AMR): 讲解如何根据计算需求动态调整网格密度,在关键区域(如波浪破碎区、复杂地形处)提高分辨率,从而兼顾计算精度和效率。 2.5.3 自由表面跟踪方法: 介绍诸如 Level Set 方法、Volume of Fluid (VOF) 方法等,用于精确捕捉和追踪自由表面的移动,对于模拟波浪破碎、溢岸等复杂现象至关重要。 2.5.4 耦合模型: 探讨如何将不同尺度的模型(如大尺度海流模型与近岸波浪模型)耦合,以及如何将波浪模型与泥沙输运模型、生态模型等耦合,以进行综合性研究。 第三部分:近岸水波数值方法的应用与实例 本部分将展示如何将前两部分介绍的数值方法应用于解决实际的近岸水波问题,并通过具体的算例来说明这些方法的效用。 3.1 典型近岸水波模拟的构建: 3.1.1 模型选择: 根据研究问题的特点(如波浪类型、地理区域、研究目标),选择最合适的数值方法和控制方程。 3.1.2 几何建模: 如何准确建立计算域内的地形地貌、海岸线、以及人工结构物的几何模型。 3.1.3 边界条件设置: 讲解如何准确设置开边界(入射波、出射波)、岸边边界(反射、渗透、破碎)、以及其他边界(如水工结构物壁面)的条件。 3.1.4 初始条件设定: 如何根据实际情况设定初始的水位和流速场。 3.2 关键应用领域: 3.2.1 波浪预报与风险评估: 海浪数值预报: 利用数值模型对未来一段时间内的波浪要素(波高、周期、方向)进行预测,为航海、渔业、海上作业提供支持。 风暴潮与巨浪模拟: 模拟台风、飓风等极端天气事件下,由于强风和低压引起的极端海平面升降和巨浪传播,为海岸防洪减灾提供科学依据。 海岸侵蚀与地貌演变: 通过长期模拟波浪和近岸流对海底地形的影响,预测海岸线的变化趋势,为海岸带综合管理提供决策支持。 3.2.2 海洋工程设计与评估: 防波堤、码头等结构物设计: 模拟波浪在结构物附近的传播、反射、绕射和破碎,评估结构物的受力情况和消浪效果,优化设计方案。 海上平台与风机基础设计: 模拟波浪作用下的结构物动力响应,评估其稳定性与安全性。 人工岛与围海造地: 模拟波浪对施工过程和最终建成区域的影响,评估水动力环境的变化。 3.2.3 环境保护与生态影响评估: 污染物扩散模拟: 结合波浪和近岸流,模拟污染物(如油污、生活污水)在近岸海域的扩散过程,为应急响应和环境治理提供指导。 泥沙输运与底质变化: 模拟波浪和近岸流引起的泥沙运动,研究海底地形变化对底栖生态环境的影响。 人工岛礁周边水动力环境变化: 评估人工岛礁建设对周边海域水动力条件、泥沙淤积、以及生态环境的潜在影响。 3.3 典型算例分析: 3.3.1 复杂海岸地形下的波浪传播模拟: 例如,在具有岬角、海湾和岛屿的区域,利用 FEM 或 FVM 模拟波浪的折射、绕射过程,并与实际观测数据进行对比。 3.3.2 防波堤消浪效果评估: 采用 BEM 或 FEM 模拟不同类型防波堤(直立式、斜坡式)对入射波浪的反射和消浪效果,分析不同设计参数对消浪效率的影响。 3.3.3 波浪破碎与近岸流模拟: 利用考虑了非线性效应和破碎机制的数值模型(如基于浅水方程或 Boussinesq 方程并耦合破碎模型),模拟海浪接近岸边破碎的过程,以及产生的涌升流、横向流,并与实验数据进行比对。 3.3.4 港池动力环境模拟: 模拟波浪进入港池的传播、叠加、以及可能引起的共振现象,评估港池内的波浪条件,为船舶停泊提供依据。 第四部分:数值方法的挑战与未来展望 尽管数值方法在近岸水波研究中取得了显著进展,但仍面临诸多挑战,同时也孕育着新的发展方向。 4.1 当前面临的挑战: 4.1.1 计算效率与精度: 在高分辨率、大尺度、长时段模拟中,计算量巨大,需要高效的算法和高性能计算资源。 4.1.2 复杂物理过程的刻画: 如何精确模拟波浪破碎、气泡卷吸、泥沙输运、自由表面剧烈变形等复杂现象,依然是研究的难点。 4.1.3 不确定性与模型验证: 输入参数(如风场、地形)、边界条件以及模型本身都存在不确定性,如何进行有效的模型验证和不确定性分析是关键。 4.1.4 耦合模型的复杂度: 跨尺度、跨学科的耦合模型开发和应用复杂,需要多学科的协同。 4.2 未来发展趋势: 4.2.1 更高阶、更精确的物理模型: 发展能够更全面描述非线性、粘性、湍流等效应的数值模型。 4.2.2 人工智能与机器学习在海洋建模中的应用: 利用 AI 技术加速模拟过程,优化模型参数,提高预报准确性,甚至发现新的物理规律。 4.2.3 高性能计算与并行算法: 充分利用 GPU、高性能计算集群等硬件资源,结合高效并行算法,突破计算瓶颈。 4.2.4 多尺度、多物理场的耦合模拟: 进一步发展能够耦合大尺度海洋模型、近岸波浪模型、波浪-结构物相互作用模型、以及波浪-泥沙-生态耦合模型。 4.2.5 实时预报与数据同化: 结合实时观测数据,进行数据同化,实现高精度的近岸水波实时预报。 4.2.6 可视化与交互式模拟: 发展更直观、更交互式的模拟工具,方便用户理解和分析模拟结果。 结论 《近岸水波的数值方法》致力于为读者提供一个系统、深入的学习平台,帮助读者掌握现代近岸水波数值模拟的理论与实践。本书从基础理论出发,逐步深入到各种主流数值方法的原理、实现及其在实际工程与环境问题中的应用。通过对典型算例的分析,读者将能够理解这些数值工具的强大功能,并认识到其在解决复杂海洋动力学问题中的重要作用。同时,本书也对该领域面临的挑战和未来的发展方向进行了展望,旨在激发读者的研究兴趣,为推动近岸海洋科学与工程的进步贡献力量。本书相信,通过对这些数值方法的深入学习和应用,我们能够更好地理解、预测并应对近岸海域的各种挑战,实现人海和谐的可持续发展。

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《近岸水波的数值方法》这个书名,像一把钥匙,让我对探索海洋动力学的奥秘充满期待。我一直着迷于波涛汹涌的海面背后所蕴含的深刻的物理原理,并渴望了解如何将这些原理转化为可计算的数学模型。这本书,我猜想它会深入讲解如何用数值方法来解决复杂的近岸水波问题。我希望书中能清晰地阐述描述波浪运动的控制方程,从浅水方程到更精细的模型,并详细介绍各种数值离散化技术,如有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)以及有限体积法(FVM)。我渴望理解这些方法在处理近岸水波特有挑战时的具体实现方式,以及它们各自的优势和局限。 我尤为期待的是,书中能否详尽地介绍如何处理近岸区域的复杂地形和边界条件。近岸水域的水深变化迅速,海岸线形态复杂,常有沙滩、礁石、离岸堤等,这些都会显著影响波浪的传播和能量衰减。我希望书中能介绍如何精确地模拟波浪在这些复杂边界上的行为,例如波浪的折射、绕射、反射以及最重要的——波浪破碎。我猜测作者会介绍一些先进的自由表面追踪方法,如Volume of Fluid (VOF)或Level Set方法,来精确捕捉波浪的起伏、破碎以及飞溅等现象,并希望能详细了解这些方法的数学基础和数值实现。 《近岸水波的数值方法》这本书,我期望它不仅仅是理论的罗列,更能提供实用的指导和案例分析。我希望作者能够通过具体的工程算例,生动地演示如何从零开始构建一个完整的近岸波浪数值模拟系统。这可能包括如何处理和应用真实的、不规则的地形数据,如何生成高质量的计算网格,如何设置各种类型的边界条件(如开放边界、固定边界、海岸线边界),以及如何选择合适的数值算法和时间步长来进行模拟。我期望书中能提供清晰的伪代码或算法流程图,以帮助我理解算法的执行逻辑,并能够指导我在未来的实际项目中应用这些方法。 近岸水域的环境是动态且复杂的,潮汐、洋流、风等外力因素都会显著影响波浪的传播和形态。《近岸水波的数值方法》这本书,我非常希望能提供关于如何将这些外部因素有效地耦合进波浪模型中的指导。例如,作者可能会讨论如何将潮汐流场信息融入到波浪模型中,以模拟潮汐对波浪传播方向和幅度的影响;或者,如何考虑风对波浪的驱动作用,以及如何模拟风浪的产生和演化过程。这些综合性的模拟,能够使模型结果更加贴近真实的海洋环境,从而提高预测的准确性。 计算的效率和模拟的精度,是任何数值模拟的核心。《近岸水波的数值方法》这本书,我坚信它会深入探讨如何优化算法,提高计算速度,并确保模拟结果的精度。我期待书中能介绍关于并行计算技术的应用,或者自适应网格细化(AMR)等先进技术,以应对大规模、长时间尺度的模拟需求。同时,我也希望了解如何评估数值模拟的精度,以及通过哪些方法来提高结果的可靠性,比如选择合适的数值格式、进行误差分析和收敛性检验。 考虑到近岸水域地形的复杂性和变化性,这本书如何处理地形数据也是我关注的重点。我期望《近岸水波的数值方法》能够详细阐述如何将真实的、不规则的海床地形数据转化为数值模型能够使用的输入。这可能包括地形数据的插值、网格生成技术,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的行为。我希望书中能给出关于如何处理陡峭的斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 对于非线性波浪现象,如波浪破碎、孤立波的生成和传播,是我一直以来都很感兴趣的课题。《近岸水波的数值方法》作为一本专门研究近岸水波的书籍,我相信它会深入探讨这些非线性效应的数值模拟方法。我期待书中能够介绍能够精确捕捉这些复杂非线性现象的数值模型,例如基于非线性色散关系的Boussinesq模型,或者更通用的自由表面流模型,并详细讲解它们的数学原理和数值实现。 一本优秀的学术书籍,不仅要理论扎实,更要具有前沿性和实用性。《近岸水波的数值方法》我希望它能不仅介绍经典的数值方法,还能涉及一些最新的研究进展和在实际工程中的应用案例,例如在海岸防护工程设计、海洋资源开发、海啸预警或者环境影响评估等领域的应用。这些内容能让我了解到该领域的最新动态,并为我未来的学习和工作提供方向。 我设想这本书的作者一定是海洋计算流体力学领域的资深专家,他们能够将自己多年的学术研究和工程实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式呈现给读者。我期待这本书能够填补我在理解和掌握近岸水波数值模拟方法方面的知识空白,并成为我进一步深入研究该领域的重要指引。 最终,《近岸水波的数值方法》这本书,我期待它能成为我理解和预测近岸水域复杂多变的水动力学现象的“利器”。它应该能够为我提供一套系统、完整、具有实践指导意义的知识体系,帮助我更好地应对实际工作中遇到的挑战,并为我的学术研究打下坚实的基础。

评分

《近岸水波的数值方法》这个书名,光听起来就充满了学术的严谨性和前沿的探索性,这正是我作为一名渴望深入了解海洋动力学读者的心声。《近岸水波的数值方法》,我猜想这本书的核心内容会围绕着如何利用数学模型和计算技术来模拟和预测近岸区域复杂多变的水波行为。我非常期待书中能够系统地介绍各种经典的数值方法,例如有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)以及有限体积法(FVM),并且详细阐述它们各自的数学原理、离散化技巧以及在求解描述近岸波浪的偏微分方程组时的具体实现步骤。 我特别看重的是,本书是否能深入讲解如何处理近岸水域特有的复杂性。近岸地区的水深变化剧烈,地形复杂,并且常有各种人工结构物(如防波堤、码头)的存在,这些都会对波浪的传播、变形和能量耗散产生显著影响。我希望书中能够介绍能够精确模拟波浪在这些复杂边界上的行为的方法,例如如何处理波浪的折射、绕射、反射以及最重要的——波浪破碎。我猜想作者会介绍一些先进的自由表面追踪方法,如Volume of Fluid (VOF)或Level Set方法,来捕捉波浪的起伏、破碎以及飞溅等现象,并希望能详细了解这些方法的数学基础和数值实现。 《近岸水波的数值方法》这本书,我期望它不仅仅停留在理论层面,而是能够提供实际的指导和案例分析。我希望作者能通过具体的例子,生动地演示如何从零开始构建一个近岸波浪的数值模拟系统。这可能包括如何处理和应用真实的、不规则的地形数据,如何生成高质量的计算网格,如何设置各种类型的边界条件(例如开放边界、固定边界、海岸线边界),以及如何选择合适的数值算法和时间步长来进行模拟。我期望书中能提供清晰的伪代码或算法流程图,以帮助我理解算法的执行逻辑,并能够指导我在未来的实际项目中应用这些方法。 近岸水域的环境是动态变化的,潮汐、洋流、风等因素都会显著影响波浪的传播和形态。《近岸水波的数值方法》这本书,我非常希望能提供关于如何将这些外部因素有效地耦合进波浪模型中的指导。例如,作者可能会讨论如何将潮汐流场信息融入到波浪模型中,以模拟潮汐对波浪传播方向和幅度的影响;或者,如何考虑风对波浪的驱动作用,以及如何模拟风浪的产生和演化过程。这些综合性的模拟,能够使模型结果更加贴近真实的海洋环境,从而提高预测的准确性。 计算的效率和模拟的精度,是任何数值模拟的关键。《近岸水波的数值方法》这本书,我坚信它会深入探讨如何优化算法,提高计算速度,并确保模拟结果的精度。我期待书中能介绍关于并行计算技术的应用,或者自适应网格细化(AMR)等先进技术,以应对大规模、长时间尺度的模拟需求。同时,我也希望了解如何评估数值模拟的精度,以及通过哪些方法来提高结果的可靠性,比如选择合适的数值格式、进行误差分析和收敛性检验。 考虑到近岸水域地形的复杂性和变化性,这本书如何处理地形数据也是我关注的重点。我期望《近岸水波的数值方法》能够详细阐述如何将真实的、不规则的海床地形数据转化为数值模型能够使用的输入。这可能包括地形数据的插值、网格生成技术,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的行为。我希望书中能给出关于如何处理陡峭的斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 对于非线性波浪现象,如波浪破碎、孤立波的生成和传播,是我一直以来都很感兴趣的课题。《近岸水波的数值方法》作为一本专门研究近岸水波的书籍,我相信它会深入探讨这些非线性效应的数值模拟方法。我期待书中能够介绍能够精确捕捉这些复杂非线性现象的数值模型,例如基于非线性色散关系的Boussinesq模型,或者更通用的自由表面流模型,并详细讲解它们的数学原理和数值实现。 一本优秀的学术书籍,不仅要理论扎实,更要具有前沿性和实用性。《近岸水波的数值方法》我希望它能不仅介绍经典的数值方法,还能涉及一些最新的研究进展和在实际工程中的应用案例,例如在海岸防护工程设计、海洋资源开发、海啸预警或者环境影响评估等领域的应用。这些内容能让我了解到该领域的最新动态,并为我未来的学习和工作提供方向。 我设想这本书的作者一定是海洋计算流体力学领域的资深专家,他们能够将自己多年的学术研究和工程实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式呈现给读者。我期待这本书能够填补我在理解和掌握近岸水波数值模拟方法方面的知识空白,并成为我进一步深入研究该领域的重要指引。 最终,《近岸水波的数值方法》这本书,我期待它能成为我理解和预测近岸水域复杂多变的水动力学现象的“利器”。它应该能够为我提供一套系统、完整、具有实践指导意义的知识体系,帮助我更好地应对实际工作中遇到的挑战,并为我的学术研究打下坚实的基础。

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《近岸水波的数值方法》这个书名,一下子就抓住了我的眼球,因为我一直对如何将物理世界中的复杂现象,特别是海洋中的波浪运动,用精确的数学模型来描述,并最终通过计算机来模拟实现的过程充满好奇。我设想这本书会从最基础的波浪理论入手,详细介绍描述近岸水波运动的控制方程,例如浅水方程、Boussinesq方程,甚至是Navier-Stokes方程在特定简化下的形式。更重要的是,我期望它能深入讲解各种数值离散化技术,如有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)以及有限体积法(FVM),并详尽阐述它们在求解这些复杂方程组时的具体步骤、精度和稳定性特点。 我非常期待书中能够涵盖如何处理近岸水域特有的复杂边界条件。例如,当波浪传播到岸边时,如何精确模拟波浪的破碎、爬升和回流;如何在包含复杂地形(如沙洲、礁石、防波堤)的区域,准确地模拟波浪的折射、绕射和能量耗散。我猜测作者会介绍一些专门针对这些问题的数值技巧,例如自由表面追踪方法(如VOF、Level Set)或者具有特殊处理的网格技术。我希望通过学习这些内容,能够理解不同方法在模拟不同尺度和不同复杂程度的近岸波浪现象时的优势和局限性。 《近岸水波的数值方法》这本书,我设想它不会仅仅停留在理论公式的堆砌,而是会提供一些实用的指导和案例。我期望作者能够通过具体的例子,演示如何从零开始构建一个近岸波浪数值模型。这可能包括如何对实际地形数据进行处理,如何生成计算网格,如何设置边界条件,如何选择合适的数值算法,以及如何进行模拟的后处理和结果分析。我希望能看到书中提供一些伪代码或者算法流程图,帮助我理解算法的实现细节,甚至能够指导我在实际的项目中应用这些方法。 近岸水域的环境是多变的,潮汐、洋流、风等因素都对波浪的传播和形态产生重要影响。我非常希望《近岸水波的数值方法》能够提供关于如何将这些外部因素耦合进波浪模型中的指导。比如,如何模拟潮汐流对波浪传播的影响,如何考虑风对波浪的驱动作用,以及如何将这些信息融入到数值计算中。我期待通过学习这些内容,能够构建出更接近真实海洋环境的模拟,从而获得更准确的预测结果。 我特别关注数值模拟的计算效率和精度问题。《近岸水波的数值方法》的书名就暗示了它会深入探讨“数值方法”,所以我期待它会详细介绍如何优化数值算法,提高计算速度,以及如何评估和提高模拟的精度。这可能包括对不同数值格式、时间积分方案的比较分析,以及如何处理数值误差和稳定性问题。我希望能了解到如何在计算效率和模拟精度之间找到一个合适的平衡点,以满足不同研究和工程应用的需求。 考虑到近岸水域地形的复杂性和变化性,这本书如何处理地形数据也是我关注的重点。我期望《近岸水波的数值方法》能够详细阐述如何将真实的、不规则的海床地形数据转化为数值模型能够使用的输入。这可能包括地形数据的插值、网格生成技术,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的行为。我希望书中能够给出关于如何处理陡峭的斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 对于非线性波浪现象,例如波浪破碎、孤立波的形成和传播,是我一直以来都很感兴趣的课题。《近岸水波的数值方法》作为一本专门研究近岸水波的书籍,我相信它会深入探讨这些非线性效应的数值模拟方法。我期待书中能够介绍能够精确捕捉这些复杂非线性现象的数值模型,例如基于非线性色散关系的Boussinesq模型,或者更通用的自由表面流模型,并详细讲解它们的数学原理和数值实现。 一本优秀的学术书籍,不仅要理论扎实,更要具有前沿性和实用性。《近岸水波的数值方法》我希望它能不仅介绍经典的数值方法,还能涉及一些最新的研究进展和在实际工程中的应用案例,比如在海岸防护工程设计、海洋资源开发、海啸预警或者环境影响评估等领域的应用。这些内容能让我了解到该领域的最新动态,并为我未来的学习和工作提供方向。 我设想这本书的作者一定是海洋计算流体力学领域的资深专家,他们能够将自己多年的学术研究和工程实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式呈现给读者。我期待这本书能够填补我在理解和掌握近岸水波数值模拟方法方面的知识空白,并成为我进一步深入研究该领域的重要指引。 最终,《近岸水波的数值方法》这本书,我期待它能成为我理解和预测近岸水域复杂多变的水动力学现象的“利器”。它应该能够为我提供一套系统、完整、具有实践指导意义的知识体系,帮助我更好地应对实际工作中遇到的挑战,并为我的学术研究打下坚实的基础。

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《近岸水波的数值方法》这本书,光看名字就让我感到一股专业的气息扑面而来。我本身对海洋现象,尤其是波浪的动力学非常着迷,但往往在书本上看到的理论公式,离实际的计算模拟总感觉隔着一层纱。我希望这本书能够成为我的“翻译器”,将那些抽象的数学方程和物理概念,转化为我能够理解和操作的计算流程。我特别期待它能够详细介绍一些经典的数值方法,例如有限差分法(FDM)和有限元法(FEM),并且深入分析它们在求解波浪方程时的具体实现步骤。我想要知道,当面对复杂的近岸地形,例如突变的坡度、沙洲或者离岸堤时,这些数值方法是如何被调整和应用的,以捕捉波浪传播过程中可能发生的折射、绕射以及浅水效应。 我设想书中不会仅仅停留在理论层面,而是会包含大量的实例分析。比如,作者可能会以一个典型的海湾或者海滩为例,一步步地演示如何建立一个数值模型,从定义计算域、设置边界条件,到选择合适的数值格式和时间步长,再到运行模拟并分析结果。我特别期待看到书中能够给出如何处理自由表面运动的详细方法,因为这通常是数值模拟中最具挑战性的部分之一。我猜测书中可能会介绍诸如Volume of Fluid (VOF)或者Level Set方法等,并解释它们各自的优缺点,以及在模拟波浪破碎、飞溅等非线性现象时的表现。 另一方面,近岸水域的环境复杂多变,潮汐、洋流、风等等都会影响波浪的传播。我希望《近岸水波的数值方法》能够提供如何将这些外部因素纳入数值模型的指导。比如,作者可能会讨论如何将潮汐流场耦合进波浪模型,从而模拟潮汐对波浪幅度和方向的影响。我也希望能够了解到如何模拟风对波浪的驱动作用,以及如何在模型中考虑风浪的产生和演化。这些耦合模拟能够让模型更加贴近真实的海洋环境,从而提高预测的准确性。 同时,我也关注计算的效率和精度。《近岸水波的数值方法》的名字暗示了它会深入探讨“数值方法”,这意味着对于如何优化算法、提高计算速度和精度,书中应该会有详尽的论述。我期待看到作者如何讨论并行计算技术的应用,或者自适应网格细化(AMR)等技术,以应对大规模、长时间尺度的模拟需求。我也希望了解如何评估数值模拟的精度,以及如何通过选择合适的数值格式、进行误差分析等方式来提高结果的可靠性。 近岸水域往往伴随着复杂的地形变化,这直接影响着波浪的行为。我非常期待书中能够详细阐述如何将实际的地形数据转化为数值模型能够识别和使用的信息。这可能包括如何对原始地形数据进行处理,如何生成与地形相匹配的计算网格,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的传播和变形。我希望书中能够给出关于如何处理陡峭斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 本书的标题还暗示了它可能会涵盖不同尺度的波浪模拟。我猜测,作者可能会从宏观的、模拟整个海岸线区域的波浪能分布的模型讲起,然后逐步深入到微观的、分析局部区域波浪破碎机制的模型。这种由宏观到微观的逻辑顺序,能够帮助读者建立起一个完整的认识框架,理解不同模型在不同研究问题中的作用和适用性。我希望看到书中能够讨论不同尺度模型之间的耦合策略,例如如何将大尺度模型的输出作为小尺度模型的输入。 对于非线性波浪现象,如波浪破碎、孤立子等,一直是学术界和工程界关注的焦点。《近岸水波的数值方法》作为一本专门研究近岸水波的书籍,我相信它一定不会回避这一重要课题。我期待书中能够介绍能够准确捕捉非线性效应的数值模型,例如Boussinesq模型,或者更高级的自由表面流模型。我希望能够深入了解这些模型背后的数学原理,以及如何通过数值方法来求解这些复杂方程组,同时确保数值解的稳定性和准确性。 此外,书籍的实用性也是我非常看重的。《近岸水波的数值方法》不仅应该是一本理论的著作,更应该是一本能够指导实践的工具书。我期望书中能够提供一些通用的算法框架,甚至是指向一些开源代码库的链接,让读者能够亲手实践,将理论知识转化为实际的模拟结果。我希望这本书能够帮助我解决在实际的海洋工程设计、海岸防护规划或者环境影响评估中遇到的问题,并为我提供科学的决策依据。 我猜测,《近岸水波的数值方法》的作者一定是一位在海洋计算流体力学领域有着丰富经验的专家。他们能够将自己多年的研究心得和实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式传达给读者。我期待这本书能够填补我在理解和应用近岸水波数值方法方面的知识空白,并为我开启一个更加广阔的学术视野。 最后,我希望这本书能够激发我进一步探索该领域的热情。通过学习书中介绍的数值方法,我希望能够更好地理解近岸水域复杂多变的水动力学现象,并能够运用这些方法去解决实际问题。我期待这本书能够成为我在海洋科学和工程领域学习和研究道路上的重要里程碑。

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《近岸水波的数值方法》这本书的名字,光是听起来就充满了技术含量和吸引力。我作为一名对海洋科学和工程领域有着濃厚兴趣的读者,一直渴望能够更深入地理解那些驱动着波浪运动的物理过程,并且知道如何利用现代计算工具来模拟和预测它们。《近岸水波的数值方法》这本书,我猜想它会从最基本的数学原理出发,详细介绍描述近岸水波行为的控制方程,例如斯托克斯理论、Boussinesq方程,甚至是更复杂的非线性波浪模型。更令我期待的是,书中会如何将这些数学模型转化为可计算的数值模型,我希望它能清晰地阐述各种数值离散化技术,比如有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)和有限体积法(FVM),以及它们在解决近岸波浪问题时的优缺点和适用性。 我特别希望这本书能够详细探讨如何处理近岸区域的复杂边界条件。近岸水域的地形变化多端,从深水区的缓慢下坡到沙滩的急剧变浅,再到人工结构的阻碍,这些都会极大地影响波浪的传播和能量分布。我期待书中能介绍如何准确地模拟波浪在这些复杂边界上的行为,例如波浪的折射、绕射、反射以及最重要的——波浪破碎。我猜想作者会介绍一些先进的自由表面追踪方法,例如Volume of Fluid (VOF)或者Level Set方法,来精确捕捉波浪的起伏和破碎过程,并希望能够理解这些方法的数学基础和实现细节。 《近岸水波的数值方法》这本书,我期望它不仅仅是理论的介绍,更应该包含实用的指导和丰富的案例。我希望作者能够通过具体的例子,来演示如何从头开始构建一个近岸波浪的数值模拟系统。这可能包括如何准备和处理实际的地形数据,如何生成与地形相匹配的计算网格,如何设置各种类型的边界条件(如开放边界、海岸线边界),以及如何选择合适的数值算法和时间步长来进行模拟。我希望书中能提供一些清晰的伪代码或者算法流程图,让我能够理解算法的实现逻辑,并为我今后在实际项目中应用这些方法打下基础。 近岸水域的环境,往往受到潮汐、洋流、风等多种因素的影响,这些都会显著地改变波浪的特性。《近岸水波的数值方法》这本书,我非常希望能提供关于如何将这些外部因素有效地耦合进波浪模型中的指导。比如,作者可能会讨论如何将潮汐流场信息融入到波浪模型中,以模拟潮汐对波浪传播方向和幅度的影响;或者,如何考虑风对波浪的驱动作用,以及如何模拟风浪的产生和演化过程。这些综合性的模拟,能够让模型结果更加贴近真实的海洋环境,从而提高预测的准确性。 计算效率和模拟精度,是任何数值模拟的核心。《近岸水波的数值方法》这本书,我坚信它会深入探讨如何优化算法,提高计算速度,并确保模拟结果的精度。我期待书中能介绍关于并行计算技术的应用,或者自适应网格细化(AMR)等先进技术,以应对大规模、长时间尺度的模拟需求。同时,我也希望了解如何评估数值模拟的精度,以及通过哪些方法来提高结果的可靠性,比如选择合适的数值格式、进行误差分析和收敛性检验。 考虑到近岸水域地形的复杂性和变化性,这本书如何处理地形数据也是我关注的重点。我期望《近岸水波的数值方法》能够详细阐述如何将真实的、不规则的海床地形数据转化为数值模型能够使用的输入。这可能包括地形数据的插值、网格生成技术,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的行为。我希望书中能给出关于如何处理陡峭的斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 对于非线性波浪现象,如波浪破碎、孤立波的生成和传播,是我一直以来都很感兴趣的课题。《近岸水波的数值方法》作为一本专门研究近岸水波的书籍,我相信它会深入探讨这些非线性效应的数值模拟方法。我期待书中能够介绍能够精确捕捉这些复杂非线性现象的数值模型,例如基于非线性色散关系的Boussinesq模型,或者更通用的自由表面流模型,并详细讲解它们的数学原理和数值实现。 一本优秀的学术书籍,不仅要理论扎实,更要具有前沿性和实用性。《近岸水波的数值方法》我希望它能不仅介绍经典的数值方法,还能涉及一些最新的研究进展和在实际工程中的应用案例,例如在海岸防护工程设计、海洋资源开发、海啸预警或者环境影响评估等领域的应用。这些内容能让我了解到该领域的最新动态,并为我未来的学习和工作提供方向。 我设想这本书的作者一定是海洋计算流体力学领域的资深专家,他们能够将自己多年的学术研究和工程实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式呈现给读者。我期待这本书能够填补我在理解和掌握近岸水波数值模拟方法方面的知识空白,并成为我进一步深入研究该领域的重要指引。 最终,《近岸水波的数值方法》这本书,我期待它能成为我理解和预测近岸水域复杂多变的水动力学现象的“利器”。它应该能够为我提供一套系统、完整、具有实践指导意义的知识体系,帮助我更好地应对实际工作中遇到的挑战,并为我的学术研究打下坚实的基础。

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光是《近岸水波的数值方法》这个书名,就足以让我这个对海洋物理现象充满好奇的读者眼前一亮。我一直对如何用数学语言来描述波浪的运动,以及如何利用计算机来模拟这些过程感到着迷。这本书的出现,仿佛为我打开了一扇通往更深层理解的大门。我非常期待它能系统地介绍用于求解近岸水波方程的各种数值方法,比如那些经典的有限差分、有限元或是有限体积方法。更重要的是,我希望这本书能详细地讲解这些方法在处理近岸水波特有复杂性时的具体应用,比如如何准确地模拟波浪在不断变化的水深下的传播、变形以及能量耗散,还有如何有效地处理海岸线附近的复杂边界条件,比如沙滩、礁石或是人工建筑物的存在。 我设想这本书的作者一定是深谙此道的大牛,他们能够将复杂抽象的理论,转化成易于理解的步骤和清晰的逻辑。我期待看到书中能够包含丰富的案例研究,通过具体的例子来展示如何一步步地构建一个完整的数值模拟系统。比如,作者可能会选择一个典型的近岸环境,然后详细地阐述如何定义计算区域,如何处理不同类型的边界条件(如开放边界、固定边界),以及如何选择合适的数值方案来捕捉波浪的产生、传播和演化过程。特别令我好奇的是,对于自由表面(水面)的精确描述,书中会采用哪些技术,比如Volume of Fluid (VOF)方法,或者是Level Set方法,它们各自的原理和在模拟波浪破碎、飞溅等复杂现象时的优劣之处,我希望能有一个深入的了解。 近岸水域的环境,其复杂性远不止于波浪本身。潮汐、洋流、风等外部因素,都会显著地影响着波浪的动力学行为。《近岸水波的数值方法》这本书,我希望它能提供关于如何将这些外部因素有效地耦合进波浪模型的详细指导。比如,作者可能会讨论如何将潮汐流场的信息融入到波浪模型中,以模拟潮汐对波浪传播方向和幅度的影响;或者,如何模拟风对波浪的驱动作用,以及如何考虑风浪的产生和演化过程。这些综合性的模拟,能让模型的结果更加贴近真实的海洋环境,提高预测的准确性。 另一方面,计算的效率和精度,是任何数值模拟的关键。《近岸水波的数值方法》既然是一本关于“数值方法”的书,我坚信它会深入探讨如何优化算法,提高计算速度和模拟的精度。我期待书中能够介绍并行计算技术的应用,或者自适应网格细化(AMR)等先进技术,以应对大规模、长时间尺度的模拟需求。同时,我也希望能够了解如何评估数值模拟的精度,以及通过哪些方法来提高结果的可靠性,比如不同的数值格式、收敛性分析以及误差估计。 考虑到近岸地区多变的地形,这本书的实用性必然体现在如何处理地形数据上。我非常期待《近岸水波的数值方法》能够详细阐述如何将实际的地形数据融入到数值模型中。这可能包括如何对原始地形数据进行预处理,如何生成与地形相匹配的计算网格,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的传播和变形。我希望书中能给出关于如何处理陡峭斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 我猜想,《近岸水波的数值方法》这本书的作者,一定是一位在海洋计算流体力学领域有着丰富经验的专家。他们能够将自己多年的研究心得和实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式传达给读者。我期待这本书能够填补我在理解和应用近岸水波数值方法方面的知识空白,并为我开启一个更加广阔的学术视野。 除了基础方法的介绍,我也希望这本书能涵盖一些关于非线性波浪现象的模拟。比如,波浪破碎,孤立波的生成和传播,这些都是近岸水波研究中的重要课题。我期待书中能够介绍能够精确捕捉这些非线性效应的数值模型,以及相应的处理方法。了解这些,将有助于我更深入地理解波浪能量如何在近岸区域耗散,以及如何影响海岸地貌。 本书的标题也暗示了它会涵盖不同尺度的波浪模拟。我猜想,作者可能会从宏观的、模拟整个海岸线区域的波浪能分布的模型讲起,然后逐步深入到微观的、分析局部区域波浪破碎机制的模型。这种由宏观到微观的逻辑顺序,能够帮助读者建立起一个完整的认识框架,理解不同模型在不同研究问题中的作用和适用性。我希望看到书中能够讨论不同尺度模型之间的耦合策略,例如如何将大尺度模型的输出作为小尺度模型的输入。 作为一本专业的学术书籍,《近岸水波的数值方法》也应该具备一定的前沿性。我希望书中能够提及一些最新的研究进展和应用案例,例如在海啸模拟、溢油追踪、海岸侵蚀预测或者近海结构物设计等领域的应用。这些前沿性的内容,不仅能让我了解到该领域的最新动态,也能激发我进一步探索和研究的兴趣。 总而言之,《近岸水波的数值方法》这本书,我期待它能成为我学习和掌握近岸水波数值模拟技术的“宝典”。它应该能够为我提供一套系统、完整、具有实践指导意义的知识体系,帮助我更好地理解和预测近岸水域复杂的波浪现象,并在未来的学习和工作中得以应用。

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《近岸水波的数值方法》这本书名,仿佛是一串密码,等待着我去破解,去理解那隐藏在波浪之下,用数学和计算语言编织的严谨世界。我一直着迷于海洋的动态之美,但更想知道的是,如何将这种动态转化为可以预测、可以分析的数值模型。《近岸水波的数值方法》,我期待它能为我揭示数值计算在理解近岸水波现象中的强大力量。我希望书中能系统地介绍描述波浪运动的控制方程,例如浅水方程、Boussinesq方程,乃至更复杂的模型,并详细讲解如何将这些方程进行数值离散化,如有限差分、有限元、有限体积等方法,我渴望理解它们各自的原理、优缺点以及在近岸波浪模拟中的具体应用。 我尤其关注的是,本书能否深入探讨如何处理近岸水域的独特复杂性。近岸区域的水深变化迅速,地形起伏剧烈,常有各种人工构筑物(如防波堤、码头)影响波浪的传播。我希望书中能详细介绍如何准确地模拟波浪在这些复杂边界上的行为,包括折射、绕射、反射以及最重要的——波浪破碎。我猜测作者会介绍一些先进的自由表面追踪技术,例如Volume of Fluid (VOF)或Level Set方法,来精确捕捉波浪的起伏、破碎以及飞溅等现象,并希望能详细了解这些方法的数学基础和数值实现。 《近岸水波的数值方法》这本书,我期望它能提供更具实践性的指导和案例分析,而非仅仅是理论的罗列。我希望作者能通过具体的工程算例,生动地演示如何从零开始构建一个完整的近岸波浪数值模拟系统。这可能包括如何处理和应用真实的地形数据,如何生成高质量的计算网格,如何设置各种类型的边界条件(如开放边界、固定边界、海岸线边界),以及如何选择合适的数值算法和时间步长来进行模拟。我期望书中能提供清晰的伪代码或算法流程图,以帮助我理解算法的执行逻辑,并能够指导我在未来的实际项目中应用这些方法。 近岸水域是一个充满活力的环境,潮汐、洋流、风等外力因素都会显著影响波浪的传播和形态。《近岸水波的数值方法》这本书,我非常希望能提供关于如何将这些外部因素有效地耦合进波浪模型中的指导。例如,作者可能会讨论如何将潮汐流场信息融入到波浪模型中,以模拟潮汐对波浪传播方向和幅度的影响;或者,如何考虑风对波浪的驱动作用,以及如何模拟风浪的产生和演化过程。这些综合性的模拟,能够使模型结果更加贴近真实的海洋环境,从而提高预测的准确性。 计算的效率和模拟的精度,是任何数值模拟的关键。《近岸水波的数值方法》这本书,我坚信它会深入探讨如何优化算法,提高计算速度,并确保模拟结果的精度。我期待书中能介绍关于并行计算技术的应用,或者自适应网格细化(AMR)等先进技术,以应对大规模、长时间尺度的模拟需求。同时,我也希望了解如何评估数值模拟的精度,以及通过哪些方法来提高结果的可靠性,比如选择合适的数值格式、进行误差分析和收敛性检验。 考虑到近岸水域地形的复杂性和变化性,这本书如何处理地形数据也是我关注的重点。我期望《近岸水波的数值方法》能够详细阐述如何将真实的、不规则的海床地形数据转化为数值模型能够使用的输入。这可能包括地形数据的插值、网格生成技术,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的行为。我希望书中能给出关于如何处理陡峭的斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 对于非线性波浪现象,如波浪破碎、孤立波的生成和传播,是我一直以来都很感兴趣的课题。《近岸水波的数值方法》作为一本专门研究近岸水波的书籍,我相信它会深入探讨这些非线性效应的数值模拟方法。我期待书中能够介绍能够精确捕捉这些复杂非线性现象的数值模型,例如基于非线性色散关系的Boussinesq模型,或者更通用的自由表面流模型,并详细讲解它们的数学原理和数值实现。 一本优秀的学术书籍,不仅要理论扎实,更要具有前沿性和实用性。《近岸水波的数值方法》我希望它能不仅介绍经典的数值方法,还能涉及一些最新的研究进展和在实际工程中的应用案例,例如在海岸防护工程设计、海洋资源开发、海啸预警或者环境影响评估等领域的应用。这些内容能让我了解到该领域的最新动态,并为我未来的学习和工作提供方向。 我设想这本书的作者一定是海洋计算流体力学领域的资深专家,他们能够将自己多年的学术研究和工程实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式呈现给读者。我期待这本书能够填补我在理解和掌握近岸水波数值模拟方法方面的知识空白,并成为我进一步深入研究该领域的重要指引。 最终,《近岸水波的数值方法》这本书,我期待它能成为我理解和预测近岸水域复杂多变的水动力学现象的“利器”。它应该能够为我提供一套系统、完整、具有实践指导意义的知识体系,帮助我更好地应对实际工作中遇到的挑战,并为我的学术研究打下坚实的基础。

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《近岸水波的数值方法》这个书名,仿佛直接点燃了我对海洋计算科学探索的火花。我一直觉得,将抽象的物理定律转化为计算机可以理解的指令,从而模拟出波涛汹涌的海洋景象,是一件极其迷人的事情。我希望这本书能够成为我的向导,带领我深入了解如何用数值的方法来解析近岸水波那复杂的动力学。我期待它能够从最基本的守恒定律开始,详细讲解用于描述近岸水波传播、变形和破碎的数学方程,并在此基础上,介绍各种精妙的数值离散化技术。我尤其关注那些能够处理复杂边界和自由表面运动的方法,例如有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)以及有限体积法(FVM),我渴望理解它们在近岸水波模拟中的具体应用和各自的优势。 我非常期待书中能够详细阐述如何处理近岸区域特有的复杂地形和边界条件。近岸水域的水深变化极快,海床形状千差万别,还常常伴随着各种人工构筑物,如防波堤、码头和桥墩等。这些因素都会对波浪产生深远的影响。我希望作者能介绍如何将这些复杂的地形信息准确地融入到数值模型中,以及如何有效地处理波浪在这些复杂边界上的反射、绕射、折射和能量耗散。我猜想书中会介绍一些先进的自由表面追踪技术,如Volume of Fluid (VOF)或Level Set方法,来精确捕捉波浪的起伏、破碎以及飞溅等现象,并希望能详细了解这些方法的数学基础和数值实现。 《近岸水波的数值方法》这本书,我期望它不仅仅是理论公式的堆砌,而是能够提供实际的操作指导和案例分析。我希望作者能通过具体的工程算例,生动地演示如何从零开始构建一个完整的近岸波浪数值模拟系统。这可能包括如何准备和处理真实的地形数据,如何生成与地形匹配的高质量计算网格,如何设置各种类型的边界条件(如开放边界、固定边界、海岸线边界),以及如何选择合适的数值算法和时间步长来进行模拟。我期望书中能提供清晰的伪代码或算法流程图,以帮助我理解算法的执行逻辑,并能够指导我在未来的实际项目中应用这些方法。 近岸水域是一个充满活力的环境,潮汐、洋流、风等外力因素都会显著影响波浪的传播和形态。《近岸水波的数值方法》这本书,我非常希望能提供关于如何将这些外部因素有效地耦合进波浪模型中的指导。例如,作者可能会讨论如何将潮汐流场信息融入到波浪模型中,以模拟潮汐对波浪传播方向和幅度的影响;或者,如何考虑风对波浪的驱动作用,以及如何模拟风浪的产生和演化过程。这些综合性的模拟,能够使模型结果更加贴近真实的海洋环境,从而提高预测的准确性。 计算的效率和模拟的精度,是任何数值模拟的关键。《近岸水波的数值方法》这本书,我坚信它会深入探讨如何优化算法,提高计算速度,并确保模拟结果的精度。我期待书中能介绍关于并行计算技术的应用,或者自适应网格细化(AMR)等先进技术,以应对大规模、长时间尺度的模拟需求。同时,我也希望了解如何评估数值模拟的精度,以及通过哪些方法来提高结果的可靠性,比如选择合适的数值格式、进行误差分析和收敛性检验。 考虑到近岸水域地形的复杂性和变化性,这本书如何处理地形数据也是我关注的重点。我期望《近岸水波的数值方法》能够详细阐述如何将真实的、不规则的海床地形数据转化为数值模型能够使用的输入。这可能包括地形数据的插值、网格生成技术,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的行为。我希望书中能给出关于如何处理陡峭的斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 对于非线性波浪现象,如波浪破碎、孤立波的生成和传播,是我一直以来都很感兴趣的课题。《近岸水波的数值方法》作为一本专门研究近岸水波的书籍,我相信它会深入探讨这些非线性效应的数值模拟方法。我期待书中能够介绍能够精确捕捉这些复杂非线性现象的数值模型,例如基于非线性色散关系的Boussinesq模型,或者更通用的自由表面流模型,并详细讲解它们的数学原理和数值实现。 一本优秀的学术书籍,不仅要理论扎实,更要具有前沿性和实用性。《近岸水波的数值方法》我希望它能不仅介绍经典的数值方法,还能涉及一些最新的研究进展和在实际工程中的应用案例,例如在海岸防护工程设计、海洋资源开发、海啸预警或者环境影响评估等领域的应用。这些内容能让我了解到该领域的最新动态,并为我未来的学习和工作提供方向。 我设想这本书的作者一定是海洋计算流体力学领域的资深专家,他们能够将自己多年的学术研究和工程实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式呈现给读者。我期待这本书能够填补我在理解和掌握近岸水波数值模拟方法方面的知识空白,并成为我进一步深入研究该领域的重要指引。 最终,《近岸水波的数值方法》这本书,我期待它能成为我理解和预测近岸水域复杂多变的水动力学现象的“利器”。它应该能够为我提供一套系统、完整、具有实践指导意义的知识体系,帮助我更好地应对实际工作中遇到的挑战,并为我的学术研究打下坚实的基础。

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《近岸水波的数值方法》这个书名,犹如一座灯塔,指引着我在浩瀚的海洋数值模拟领域寻找方向。我一直对如何将物理世界的复杂现象,尤其是波浪的产生、传播和演化,转化为计算机可以理解和计算的模型充满好奇。我非常期待这本书能够系统地介绍描述近岸水波运动的数学方程,例如浅水方程、Boussinesq方程,甚至是更复杂的非线性波浪模型,并在此基础上,详细讲解如何利用数值方法来求解这些方程。我希望书中能深入介绍有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)以及有限体积法(FVM)等核心数值技术,并详细阐述它们在近岸波浪模拟中的具体应用、精度特性以及稳定性考量。 我特别渴望了解书中如何处理近岸水域的复杂性。近岸区域的水深变化剧烈,地形复杂多变,常伴有海滩、沙洲、礁石以及人工结构物等,这些都会对波浪的行为产生重大影响。我希望书中能够介绍如何精确地模拟波浪在这些复杂边界上的传播、变形、能量耗散以及破碎过程。我猜想作者会介绍一些先进的自由表面追踪方法,比如Volume of Fluid (VOF)或Level Set方法,来精确捕捉波浪的起伏、破碎以及飞溅等现象,并希望能详细了解这些方法的数学基础和数值实现。 《近岸水波的数值方法》这本书,我期望它不仅仅是理论的介绍,更应该提供实际的指导和案例分析。我希望作者能够通过具体的工程算例,生动地演示如何从零开始构建一个完整的近岸波浪数值模拟系统。这可能包括如何处理和应用真实的、不规则的地形数据,如何生成高质量的计算网格,如何设置各种类型的边界条件(如开放边界、固定边界、海岸线边界),以及如何选择合适的数值算法和时间步长来进行模拟。我期望书中能提供清晰的伪代码或算法流程图,以帮助我理解算法的执行逻辑,并能够指导我在未来的实际项目中应用这些方法。 近岸水域的环境是动态且复杂的,潮汐、洋流、风等外力因素都会显著影响波浪的传播和形态。《近岸水波的数值方法》这本书,我非常希望能提供关于如何将这些外部因素有效地耦合进波浪模型中的指导。例如,作者可能会讨论如何将潮汐流场信息融入到波浪模型中,以模拟潮汐对波浪传播方向和幅度的影响;或者,如何考虑风对波浪的驱动作用,以及如何模拟风浪的产生和演化过程。这些综合性的模拟,能够使模型结果更加贴近真实的海洋环境,从而提高预测的准确性。 计算的效率和模拟的精度,是任何数值模拟的核心。《近岸水波的数值方法》这本书,我坚信它会深入探讨如何优化算法,提高计算速度,并确保模拟结果的精度。我期待书中能介绍关于并行计算技术的应用,或者自适应网格细化(AMR)等先进技术,以应对大规模、长时间尺度的模拟需求。同时,我也希望了解如何评估数值模拟的精度,以及通过哪些方法来提高结果的可靠性,比如选择合适的数值格式、进行误差分析和收敛性检验。 考虑到近岸水域地形的复杂性和变化性,这本书如何处理地形数据也是我关注的重点。我期望《近岸水波的数值方法》能够详细阐述如何将真实的、不规则的海床地形数据转化为数值模型能够使用的输入。这可能包括地形数据的插值、网格生成技术,以及如何在模型中准确地模拟波浪在不同水深区域的行为。我希望书中能给出关于如何处理陡峭的斜坡、浅滩或者人工结构物(如防波堤)附近波浪行为的特殊数值技巧。 对于非线性波浪现象,如波浪破碎、孤立波的生成和传播,是我一直以来都很感兴趣的课题。《近岸水波的数值方法》作为一本专门研究近岸水波的书籍,我相信它会深入探讨这些非线性效应的数值模拟方法。我期待书中能够介绍能够精确捕捉这些复杂非线性现象的数值模型,例如基于非线性色散关系的Boussinesq模型,或者更通用的自由表面流模型,并详细讲解它们的数学原理和数值实现。 一本优秀的学术书籍,不仅要理论扎实,更要具有前沿性和实用性。《近岸水波的数值方法》我希望它能不仅介绍经典的数值方法,还能涉及一些最新的研究进展和在实际工程中的应用案例,例如在海岸防护工程设计、海洋资源开发、海啸预警或者环境影响评估等领域的应用。这些内容能让我了解到该领域的最新动态,并为我未来的学习和工作提供方向。 我设想这本书的作者一定是海洋计算流体力学领域的资深专家,他们能够将自己多年的学术研究和工程实践经验,以一种系统、清晰、易于理解的方式呈现给读者。我期待这本书能够填补我在理解和掌握近岸水波数值模拟方法方面的知识空白,并成为我进一步深入研究该领域的重要指引。 最终,《近岸水波的数值方法》这本书,我期待它能成为我理解和预测近岸水域复杂多变的水动力学现象的“利器”。它应该能够为我提供一套系统、完整、具有实践指导意义的知识体系,帮助我更好地应对实际工作中遇到的挑战,并为我的学术研究打下坚实的基础。

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作为一个对海洋物理和计算模拟领域充满好奇的读者,我一直在寻找能够深入理解近岸水波动力学背后复杂数学和数值方法的书籍。《近岸水波的数值方法》这本书的名字,瞬间就抓住了我的注意力,因为它承诺了一个我一直渴望获得的视角——如何将抽象的物理原理转化为可计算、可预测的数值模型。我猜想,这本书的作者一定是一位在海洋工程、计算流体力学或者环境科学领域有着深厚造诣的专家,他们能够将前沿的研究成果以一种结构清晰、逻辑严谨的方式呈现给读者。 我设想这本书的开篇会是一个引人入胜的导论,它会首先勾勒出近岸水波研究的重要性,从海岸防护、港口设计到海洋能源开发,再到生态环境保护,几乎每一个与海洋相关的领域都离不开对近岸波浪特性的准确理解。接着,作者可能会回顾波浪理论发展的简史,从经典的斯托克斯理论到更现代的非线性波浪模型,为读者建立起一个宏观的理论框架。而真正让这本书脱颖而出的,我预期会是它对“数值方法”的侧重。这不仅仅意味着对现有理论的罗列,更意味着对如何利用计算机来求解这些复杂方程组的深入探讨。我非常期待看到作者如何介绍各种数值离散化技术,例如有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)、有限体积法(FVM)等,以及它们各自的优缺点在处理近岸水波问题时的适用性。 尤其令我期待的是,这本书很可能不仅仅局限于理论方法的介绍,而是会深入到具体的算法实现和案例分析。我希望作者能够详细阐述各种数值模型是如何构建的,包括如何处理边界条件(如岸边、人工边界)、如何模拟波浪的产生与传播、以及如何考虑诸如浅水效应、非线性效应、波浪破碎等复杂现象。我特别好奇的是,书中会如何处理波浪的近岸变形,例如折射、绕射、衍射以及波浪的能量耗散等过程,这些都是近岸区域波浪行为的关键特征。我期待看到作者能够提供清晰的伪代码,或者甚至是指向开源代码库的链接,让读者能够亲手实践,将理论知识转化为实际的模拟结果。 此外,这本书的名字也暗示了它将涵盖不同尺度的近岸水波模拟。我猜想,作者可能会从宏观的、大尺度的波浪传播模型讲起,例如用来模拟整个海岸线区域的波浪能分布的模型,然后逐步深入到微观的、精细尺度的模型,用来分析特定点位的波浪破碎机制或者小尺度地形对波浪的影响。这种由宏观到微观的叙事方式,能够帮助读者建立起一个完整的空间尺度认知,理解不同模型在不同研究问题中的定位和作用。我期待书中能够包含对这些不同尺度模型之间相互作用的讨论,例如如何将大尺度模型的输出作为小尺度模型的输入,形成多尺度耦合的模拟策略。 深入研究数值方法,必然会涉及到计算效率和精度的问题。我预料《近岸水波的数值方法》会详细讨论如何优化数值算法,以提高计算速度,尤其是在处理大规模、长时间尺度的模拟时。这可能包括并行计算技术的应用,或者采用自适应网格细化(AMR)等技术来聚焦计算资源于关键区域。同时,对于数值精度的要求,我期待书中会给出评估和提高精度的具体方法,例如不同阶数的数值格式、收敛性分析以及误差估计。我希望作者能够清晰地解释,在选择何种数值方法时,需要在计算效率和模拟精度之间做出权衡,并给出相应的指导建议。 对于非线性波浪现象的处理,我抱有极大的兴趣。《近岸水波的数值方法》作为一个专门研究近岸水波的书籍,不可能回避非线性波浪的研究。我期待书中会详细介绍能够捕捉非线性效应的数值模型,例如基于非线性色散关系的Boussinesq模型,或者更复杂的自由表面模型,如Navier-Stokes方程的直接数值模拟(DNS)或者大涡模拟(LES)在波浪领域的应用。我非常好奇作者是如何将这些复杂的非线性动力学方程组进行数值求解的,以及如何处理由此带来的数值稳定性问题。 此外,在近岸区域,海床地形的变化对波浪传播有着至关重要的影响。我期待《近岸水波的数值方法》能够深入探讨如何将地形数据融入数值模型中。这可能涉及到如何处理复杂、不规则的海床几何形状,如何准确模拟波浪在不同深度区域的传播和变形,以及如何考虑地形变化引起的波浪破碎和能量耗散。我期望作者能够提供关于如何根据实际地形数据生成计算网格的指导,以及如何处理网格与地形之间可能存在的差异。 在水动力学模拟中,如何准确地描述自由表面(水面)的运动是核心挑战之一。《近岸水波的数值方法》很可能花费大量篇幅来介绍处理自由表面的数值技术。我期待书中会详细阐述如Volume of Fluid (VOF)方法、Level Set方法,或者Marker and Cell (MAC)方法等,这些方法在捕捉波浪的起伏、破碎以及飞溅等复杂自由表面现象中的应用。我希望作者能够清晰地解释这些方法的原理、离散化技巧以及在近岸水波模拟中的优势和局限性。 考虑到近岸区域复杂的环境因素,例如潮汐、洋流以及风场的影响,我期待《近岸水波的数值方法》能够提供如何将这些外力耦合进波浪模型中的方法。例如,如何模拟潮汐流对波浪传播方向和幅度的影响,或者风浪的产生机制。我希望书中能够给出具体的耦合策略和数值实现细节,使读者能够构建更接近真实海洋环境的模拟场景,从而更准确地预测近岸水域的波浪状况。 最后,作为一名读者,我非常看重书籍的实用性和前沿性。《近岸水波的数值方法》的名字让我相信它能够提供一套系统的、具有实际应用价值的数值方法。我期望书中不仅包含基础理论和通用算法,还能提及一些最新的研究进展和应用案例,例如在海啸模拟、溢油追踪、海岸侵蚀预测或者近海结构物设计等领域的应用。我希望这本书能够成为我理解和掌握近岸水波数值模拟技术的强大助手,并激发我进一步探索该领域的热情。

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