地下水与土壤水运动数学模型和数值方法 杨金忠 等 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨金忠 等 著

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• 杨金忠
• 水资源
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• 计算流体力学

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030482914

商品编码：26796139192

包装：平脊精装

出版时间：2017-03-01

图书基本信息
图书名称	地下水与土壤水运动数学模型和数值方法	作者	杨金忠 等
定价	149.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030482914	出版日期	2017-03-01
字数		页码
版次	31	装帧	平脊精装
开本		商品重量	0.4Kg

内容简介

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文摘

序言

《流体力学基础与应用》 本书旨在全面、系统地介绍流体力学的基础理论、分析方法及其在工程实践中的广泛应用。内容涵盖了从宏观到微观，从理论推导到数值模拟的各个层面，力求为读者构建一个扎实且深入的流体力学知识体系。 第一部分：流体力学基本原理 本部分首先从物质的宏观属性出发，阐述流体的基本概念、分类及其连续介质假设的物理意义。重点剖析了流体静力学的基本定律，包括压力、压强、浮力以及流体静力学平衡方程的推导和应用，尤其关注了水利工程和海洋工程中静力平衡问题的分析。 随后，进入流体力学（运动学与动力学）的核心部分。我们详细讨论了流线、迹线、流束等描述流体运动的几何概念，并基于质量守恒原理推导了流体的连续性方程。运动学部分为后续的动力学分析奠定了基础。 在流体动力学方面，本书深入探讨了牛顿流体与非牛顿流体的本构关系，并基于动量守恒原理，严格推导了适用于不同参考系下的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程。N-S方程作为描述粘性流体运动的核心控制方程，其简化形式，如欧拉方程（无粘流体）、伯努利方程（等熵、定常、无粘流）的推导、适用条件及物理意义被细致阐述。本部分通过大量经典算例（如管道中的层流、圆管中的完全发展流动等），帮助读者掌握利用这些基本方程解决实际工程问题的能力。 第二部分：流动分析的进阶主题 在掌握了基本控制方程后，本书转向更复杂和更具工程实用价值的流动问题。 边界层理论： 边界层理论是理解高雷诺数流动中粘性效应的核心。本章系统地介绍了边界层的概念、形成机理，重点讲解了普兰特尔边界层方程的推导。通过对平板上摩擦阻力的分析，详细阐述了动量积分法（如卡门方程）在求解壁面附近流动特性上的应用，并探讨了流动分离现象的物理机制及其工程后果。 相似性原理与量纲分析： 鉴于流体力学方程的复杂性，相似性原理和量纲分析成为设计实验和预测复杂流动行为的关键工具。本书系统介绍了 $pi$ 定理（Buckingham $pi$ Theorem），阐明了无量纲数（如雷诺数、弗劳德数、欧拉数等）的物理意义及其在流动相似性中的作用。这部分内容对于实验流体力学和工程放大设计至关重要。 可压缩流动基础： 针对气体动力学中的高速流动问题，本书引入了等熵流动、声速的概念，并详细分析了正激波和斜激波的Hugoniot关系。特别关注了管道中等熵流动的拉瓦尔喷管设计与性能分析，为航空航天领域中的气体动力学应用打下基础。 第三部分：流体力学问题的数值求解 现代工程分析严重依赖于计算流体力学（CFD）。本部分将理论分析与数值计算方法相结合。 数值方法基础： 首先回顾了求解偏微分方程的有限差分法（FDM），详细介绍了对流项、扩散项的离散格式（迎风格式、中心差分、迎风-中心差分等），并讨论了离散格式的稳定性和收敛性（如CFL条件）。 CFD求解算法： 重点讲解了如何利用动量方程和连续性方程求解不可压缩流动的速度-压力耦合问题。详细介绍了SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations）算法及其改进版本（如SIMPLEC、PISO）的迭代求解流程和物理含义。对于对流-扩散方程的求解，将对比有限体积法（FVM）在处理守恒性质上的优势，并简要介绍其在二维对流-扩散问题上的应用框架。 第四部分：工程应用实例 本书最后将理论和方法应用于几个重要的工程领域： 1. 管道流动与管网分析： 讨论了摩擦阻力、局部阻力，以及如何应用水头损失概念进行复杂的管网水力计算。 2. 明渠流动： 阐述了均匀流、变坡流的判别，以及水力突跳（水跃）的平衡分析。 3. 流场可视化与测量： 简要介绍PIV（粒子图像测速）等现代实验技术的基本原理，说明如何通过实验数据验证和改进理论模型。 本书内容深度适中，既涵盖了理论推导的严谨性，也兼顾了工程实践的可操作性。它既可作为高等工科院校流体力学专业本科生和研究生的教材或参考书，也适合从事水利、土木、机械、环境及航空航天等领域工程技术人员的专业进修读物。通过系统的学习，读者将能够精确地分析和设计涉及流体运动的各类工程系统。

评分☆☆☆☆☆

从杨金忠教授这个名字来看，这本书的学术严谨性是毋庸置疑的，这通常意味着内容的深度和广度会非常可观。我猜测，这本书不会满足于讲解经典的达西定律下的线性渗流问题，而是会深入到更复杂的领域，比如考虑吸力、毛管力、非饱和带的动态变化，甚至可能涉及与热迁移、溶质对流-弥散耦合的数学描述。这种全面的覆盖面，对于希望建立一套完整的区域水文模型研究体系的人来说，是极具吸引力的。然而，这也带来了一个挑战：信息的密度可能会非常高。对于初次接触这个领域的读者，可能需要反复阅读和消化才能完全掌握。我更感兴趣的是，作者在整合这些前沿研究成果时，是如何保持其叙述的逻辑性和清晰度的。毕竟，将不同研究者在不同尺度、不同侧重点上建立的模型进行系统性的梳理和评价，本身就是一项巨大的工程。这本书如果能像一部精密的仪器，将这些复杂的理论模块精准地组装在一起，让读者清晰地看到不同模型适用范围的边界，那就称得上是一部里程碑式的作品了。

评分☆☆☆☆☆

作为一位长期关注水科学发展的读者，我深知一个好的教材或专著，其价值不仅在于传授已有的知识体系，更在于激发读者对未知领域的探索欲。我衷心希望这本书在展示成熟理论的同时，也能适度地引入一些尚未完全解决的开放性问题和未来研究方向。例如，在处理大规模、高分辨率的地下水-地表水相互作用时，如何有效集成遥感数据和实地监测数据进行模型校准和验证，这无疑是当前水文学面临的重大挑战。这本书能否为我们勾勒出利用现代计算能力（如高性能计算）来解决更宏大、更具不确定性的水文地质问题的蓝图？如果书中能提供一些启发性的案例，展示如何用现有的数值框架去尝试突破现有模型的局限性，那么它就不只是一本总结性的著作，而更像是一份“行动指南”。读完之后，我希望我能清晰地知道，下一步我应该在哪些方面深入研究，去弥补当前模型描述能力上的不足。

评分☆☆☆☆☆

我发现，很多同类书籍的结构往往是按照数学方法的分类来组织的，比如先讲有限差分，再讲有限元。但我更期待看到一种基于“物理过程”的组织逻辑。也就是说，从土壤水运动的特点（如毛细现象、蒸散影响），引出需要哪些特定的数学工具来描述，然后自然过渡到相应的数值求解技术。这种“问题驱动”的叙述方式，对于应用导向的研究者来说，更具亲和力和实用价值。如果这本书能成功地将复杂的数学语言，巧妙地转化为对自然现象的直观理解，让读者在看到一组方程时，能立刻联想到它所代表的物理场景和潜在的工程含义，那就说明作者在教学艺术上达到了极高的境界。对于科学出版社出版的专业书籍，我们通常对它的印刷质量和图表清晰度抱有很高的期望，毕竟，涉及大量的空间离散图和时间步长的收敛曲线，任何模糊不清都会严重影响阅读体验和模型理解的准确性。这本书若能在这些细节上做到尽善尽美，无疑会成为书架上常翻常新的宝典。

评分☆☆☆☆☆

我接触过不少水资源类的书籍，但真正能把“数学模型”和“数值方法”这两块硬骨头啃下来的，说实话不多。很多教材在模型建立的物理意义层面讲得头头是道，但一涉及到如何将这些方程转化成计算机可以执行的步骤，往往就变得晦涩难懂，或者直接跳过了关键的稳定性、收敛性分析。因此，我非常期待这本书在“数值方法”这一块能提供多少细节和实践指导。比如，在处理强非线性和边界条件突变时，作者团队是如何选择和优化迭代算法的？他们是否探讨了网格划分对计算精度的影响，尤其是对于那些含有复杂边界（比如自由面或突变的渗透系数界面）的情况？如果书中能详细剖析算法的优缺点，并提供一些可以参考的伪代码或算法框架，那就太棒了。毕竟，理论模型的优雅性必须要在实际算例的检验下才能证明其价值。我希望它不仅仅是一本理论参考书，更能成为一本帮助读者跨越“从方程到代码”鸿沟的实用手册，让那些原本高高在上的偏微分方程，真正落地生根到解决实际工程问题中去。

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的著作，光是书名就足以让人感受到其内容的深邃与专业性，它似乎是为那些已经对水文地质学有了一定基础，并且渴望深入探究地下水和土壤水相互作用机制的科研人员和高年级学生量身打造的“武功秘籍”。我个人感觉，这类书籍往往需要极大的耐心和坚实的数学功底才能真正领会其精髓。想象一下，面对那些复杂的偏微分方程组，以及如何将现实世界中那些错综复杂的非均质含水层条件，通过离散化和数值求解的方法“驯服”下来，这本身就是一场智力上的马拉松。我对其中可能涉及的有限元、有限差分或是更先进的谱方法在处理瞬态渗流问题时的应用特别好奇。好的数学模型，绝不仅仅是方程的堆砌，而是对自然现象的深刻洞察力在符号世界中的精确投射。如果这本书能在概念的阐述和实际案例的结合上做得足够出色，比如能展示出如何通过模型去预测污染羽的迁移路径，或者优化灌溉策略下的土壤水平衡，那它的价值就无可估量了。对于我们这些常年与水资源管理打交道的人来说，能够掌握一套可靠的、经得起实验验证的计算工具，远比单纯停留在定性的描述上要来得实在得多，这本书显然指向了那个更深层次的知识阶梯。