海洋工程水动力学基础

海洋工程水动力学基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:海洋出版社
作者:刘应中
出品人:
页数:402
译者:
出版时间:1991.8
价格:0
装帧:平装
isbn号码:9787502712181
丛书系列:
图书标签:
  • 通俗易懂,严谨
  • 天天向上
  • CFD
  • 海洋工程
  • 水动力学
  • 海洋工程学
  • 流体力学
  • 波浪力学
  • 结构力学
  • 数值模拟
  • 海洋环境
  • 工程应用
  • 高等教育
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具体描述

本书以势流理论为主,选择了海洋工程水动力学中广泛应用的几种数学方法,把各种相关的应用问题作为例子贯穿在一起。除第一章回顾理想流体力学基本知识外,以下各章即阐述了这些数学方法及其典型应用。这些数学方法分别是分离变量法、格林函数法、保角变换法、奇异摄动理论和积分变换法。应用范围涉及波浪理论、浮体运动理论、波浪与结构物相互干扰及机翼理论等方面。

本书编排体例新颖,内容充实而有实用性。旨在充填基础流体力学和当前实际应用之间的间隙,为读者提供进一步学习和应用的基础。本书可供从事流体力学、船舶工程、海洋工程等专业的教师。科研人员和工程技术人员参考。亦可作为这些专业高年级本科生和研究生的教材或参考书。

现代流体力学前沿理论与应用技术 本书导读: 本书深入探讨了流体力学领域中一系列现代前沿理论和关键应用技术,旨在为研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入的学习资源。我们摒弃了传统教材中过于侧重基础概念的叙述方式,转而聚焦于复杂流动现象的精确建模、先进数值模拟方法及其在工程实践中的创新应用。 全书结构紧凑,内容涵盖了从非牛顿流体动力学的复杂本构关系到湍流模型的高级修正与验证,再到微尺度与纳尺度流动的特殊机制分析。我们特别强调了多相流体动力学在能源、化工和环境工程中的实际挑战与解决方案。 --- 第一部分:高级流场分析与本构理论 第一章:非线性连续介质动力学基础 本章从修正的纳维-斯托克斯方程组出发,重点解析了非线性项对流动稳定性的影响,特别是当流体表现出粘弹性、剪切稀化或胀性能时,如何选择和修正合适的本构关系。内容细致地阐述了如Oldroyd-B模型、PTT模型在描述高分子溶液流动中的适用性与局限性,并引入了分子动力学模拟(MD)在推导宏观本构关系中的桥梁作用。讨论了在极高剪切速率下,流体边界层的非经典行为及其对设备性能的影响。 第二章:湍流理论的深度挖掘与高阶矩分析 本章超越了传统的$k-epsilon$或$k-omega$模型,专注于雷诺应力模型(RSM)的最新发展和大涡模拟(LES)的亚网格尺度(SGS)模型的精确构建。我们详细分析了湍流脉动的四阶矩与更高阶矩在描述混合效率和污染物扩散中的关键作用。通过对近壁区湍流结构(如湍流尾流、分离泡)的深入剖析,揭示了复杂几何条件下,如何通过修正的壁面函数来提高数值计算的精度和稳定性。内容重点关注了各向异性湍流场在强旋涡和曲率效应下的演变规律。 第三章:多相流动力学中的界面动力学与相间作用 本章聚焦于气液、液固、气固等复杂多相体系的界面行为。详细介绍了相界面捕捉技术的最新进展,包括水平集方法(Level Set Method)、相场方法(Phase Field Method)以及动网格技术(ALE)在处理剧烈界面变化(如液滴破碎、气泡聚并)中的优势与难点。深入探讨了马兰戈尼效应、范德华力等微观尺度作用力如何影响宏观尺度的流动效率,特别是在喷雾、乳化和气化过程中的定量分析。 --- 第二部分:先进数值方法与计算流体力学(CFD) 第四章:高精度与自适应网格技术 本章核心在于提升数值模拟的精度和效率。详细介绍了高阶有限体积法(FV)和有限元法(FEM)在处理对流项时的精度提升技术,如WENO(加权本质无振荡)格式和DG(离散化Galerkkin)方法。重点阐述了四面体/多面体网格生成技术在处理复杂三维几何时的鲁棒性。引入了基于误差估计的自适应网格加密技术(Adpative Mesh Refinement, AMR),用以捕捉流动中的激波、薄层或高梯度区域,显著降低计算资源需求。 第五章:求解器架构与高性能计算(HPC) 本章从计算科学角度审视流体力学求解器。分析了隐式与显式求解方案的收敛性与稳定性,并深入比较了SIMPLE、PISO、Coupled等压力-速度耦合算法在不同流态下的性能表现。重点讲解了并行计算架构,包括域分解技术、内存访问优化以及如何利用GPU加速来处理万亿量级网格点的瞬态流体模拟。内容涵盖了从串行代码到大规模MPI/OpenMP并行程序的优化策略。 第六章:数据驱动与混合建模方法 本章探索了将数据科学融入流体力学分析的前沿趋势。讨论了如何利用降阶模型(Reduced Order Models, ROMs)通过本征正交分解(POD)等方法从高维数据中提取关键模态,实现实时预测。详细介绍了深度学习(如CNN、LSTM)在湍流建模与流场预测中的应用,特别是如何训练神经网络来替代传统RANS模型中的未知项,实现数据驱动的物理约束模型(PINN)。 --- 第三部分:工程应用中的特殊流动机制 第七章:微纳尺度流动与稀薄气体动力学 本章探讨了当特征尺度进入微米乃至纳米量级时,气体分子间作用力(如粘滞力、惯性力)相对平衡被打破的现象。详细介绍了Knudsen数在判断流动 regime 中的作用。内容涵盖了玻尔兹曼方程(Boltzmann Equation)的数值求解、直接模拟蒙特卡洛法(DSMC)的应用,以及微通道内的电动力学效应对流体输运的影响。适用于微机电系统(MEMS/NEMS)和半导体制造过程中的流动控制。 第八章:流固耦合(FSI)的动态响应与结构反馈 本章聚焦于流体动力作用力与弹性固体结构之间的双向相互作用。分析了流致振动、颤振与涡激振动等现象的机理。重点介绍了分区耦合(Partitioned Coupling)和整体耦合(Monolithic Coupling)在求解复杂FSI问题中的数值策略,以及如何精确捕捉柔性结构表面的边界层分离与再附着对结构载荷的瞬态影响。 第九章:环境流动中的污染物输运与分散控制 本章将理论应用于环境工程。探讨了复杂地形与大气边界层下的污染物扩散模型,重点分析了浮力驱动流、热力羽流在城市峡谷和室内空间中的复杂对流机制。详细研究了分散系数(Dispersion Coefficients)的确定方法,并讨论了声学、电场等非常规手段在控制和加速污染物混合与清除过程中的潜在应用。 --- 本书特色总结: 本书的叙事风格强调数学严谨性与工程可行性的结合,每一章节都配有具有挑战性的理论推导和前沿案例研究。通过对现代流体力学核心问题的深度解析,读者将能够构建起解决复杂、非线性流动问题的强大理论框架和计算工具箱。本书不仅仅是知识的传授,更是一套提升解决高度工程化、多物理场耦合问题能力的实践指南。

作者简介

刘应中,教授。河南许昌人。1953年毕业于大连工学院机械造船系历任上海交通大学讲师、教授、船舶及海洋工程流体力学研究室主任。从事船舶流体力学的教学和理论研究,专于船舶兴波阻力、船舶运动和海洋工程结构物的流体动力学。主编《船舶在波良上的运动理论》、《船舶与海洋工程水动力学导论》。

上海交通大学博士生导师

导师性别 男

职务职称 教授. 博士生导师

招生院系 船舶海洋与建筑工程学院

所属学科 船舶与海洋结构物设计制造

研究方向 1.船舶与海洋工程结构物的波浪载荷与运动响应2.水下噪声3.分层流、内波动力学及其工程应用

个人简介

1988年在瑞典查默斯技术大学获得博士学位。1990年任教授,1992年为博士生导师。从事船舶与海洋工程流体力学的研究。曾主持国家自然科学基金项目及其它科研项目;发表论文130余篇;出版专著4种。现为ISOPE技术委员会委员,中国力学学会流体力学专业委员会副主任,上海力学学会常务理事,中国造船工程学会船舶力学委员会委员。

目录信息

读后感

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用户评价

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拿到《海洋工程水动力学基础》这本书,我第一反应是它会是一本偏理论、偏学术的书籍。我是一名在校的船舶与海洋工程专业的学生,目前正在进行关于船舶动力学方面的研究,而海洋工程水动力学无疑是其中至关重要的一环。我期待书中能够详细阐述各种海洋环境载荷的形成机理,比如不同类型海况下的波浪载荷,以及风、流对结构物的影响。我尤其关心书中是否会深入讲解结构物与流体之间的相互作用,例如绕流现象、附着力、涡激振动等,这些都是影响海洋工程结构稳定性和安全性的关键因素。我希望这本书能够提供一套严谨的数学分析方法,或许会涉及到有限元法、势流理论等,帮助我们理解如何通过数值计算来预测结构的动力响应。如果书中还能包含一些经典的试验研究案例,或者对一些重要研究方法的历史演变进行介绍,那就更好了,这将有助于我从更广阔的视角理解海洋工程水动力学的发展脉络。

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我最近在学习与海岸带工程相关的内容,碰巧在书店看到了《海洋工程水动力学基础》这本书。虽然我不是海洋工程专业的学生,但对海岸带的演变、防护工程的设计等也有些涉猎。我隐约觉得,理解海洋动力因素对海岸带环境的影响,是进行有效海岸带工程设计的前提。这本书的标题“水动力学基础”听起来就非常扎实,我猜测它会详细讲解海浪的生成、传播、破碎机制,以及潮汐、洋流等对海岸地形和工程结构的作用。我很好奇书中是否会包含一些关于波浪谱、波浪载荷计算的介绍,以及如何将这些理论知识应用于离岸风电平台、海上石油平台等大型海洋工程的设计中。我对数学模型和数值模拟计算方法也颇感兴趣,希望这本书能提供一些基础性的指导,让我了解这些复杂的计算是如何进行的。毕竟,任何一项工程的成功,都离不开对驱动因素的深刻理解和精确模拟。

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这本书我还没来得及翻开细看,只是粗略地浏览了一下目录和前言。从书名《海洋工程水动力学基础》来看,它应该是涵盖了海洋结构物在波浪、水流等动力作用下的响应,以及相关的计算方法。我个人对海洋工程领域一直充满兴趣,尤其是那些矗立在海中的庞大设施,它们如何抵御汹涌的海浪、如何在复杂的水流中保持稳定,这些都让我感到无比着迷。这本书似乎就是解答这些疑问的钥匙,它可能会从最基础的流体力学原理入手,逐步深入到海洋工程的具体应用。我期待它能为我提供一个清晰的理论框架,帮助我理解诸如波浪理论、流体力学方程组、边界条件设定等核心概念,并且能够将这些理论与实际的工程问题联系起来。我猜想书中应该会有一些经典的案例分析,或许会涉及到平台、码头、海底管道等不同类型海洋工程结构的水动力学特性。读完这本书,我希望自己能够对海洋工程的水动力学问题有一个更系统、更深入的认识,为我未来进一步的学习和研究打下坚实的基础。

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作为一名在海洋能源领域工作的工程师,我一直在寻找能够帮助我更深入理解海洋环境对能源开发设备影响的专业书籍。 《海洋工程水动力学基础》这个书名听起来恰好契合了我的需求。我猜想这本书会系统地介绍海洋工程结构所面临的各种水动力载荷,例如波浪引起的周期性载荷,以及持续性的水流载荷。我特别希望书中能有关于如何计算这些载荷的详细方法,以及如何将这些载荷传递到结构物本身,引发其动力响应。我所工作的领域涉及到海上风力发电和海洋油气开发,这些工程的选址、设计和运维都离不开对海洋环境的准确评估。我希望这本书能为我提供更科学的理论依据,帮助我更好地分析风机基础、导管架平台等结构的受力情况,从而优化设计,提高设备的可靠性和安全性。我期待书中能有一些实际工程案例的分析,或者对不同类型海洋环境下工程结构水动力特性差异的比较。

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我对海洋现象一直抱有浓厚的兴趣,尤其是在阅读了一些关于深海探索和海洋资源开发的科普文章之后。 《海洋工程水动力学基础》这本书,虽然名字听起来比较专业,但我猜测它会是一本非常引人入胜的读物。我好奇书中是否会深入探讨波浪是如何形成的,以及它们如何携带巨大的能量冲击着海洋中的各种结构。 我想象着书中可能会用清晰的语言和图示来解释流体动力学的一些基本概念,比如伯努利方程、纳维-斯托克斯方程等,并说明它们在海洋工程中的应用。 我还猜测这本书可能会介绍一些关于如何设计能够抵御强大海洋动力的结构物的方法,比如为什么有些桥梁或平台的形状是特殊的,以及这些特殊形状是如何帮助它们更好地与海洋力量“共舞”的。 如果书中能穿插一些有趣的历史故事,比如早期人类是如何应对海洋挑战的,或者一些标志性的海洋工程项目是如何克服技术难题的,那就更妙了。

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