Environmental Fluid Mechanics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Shen, Hayley H. (EDT)/ Cheng, A. H. D. (EDT)/ Wang, Keh-Han (EDT)/ Teng, Michelle H. (EDT)/ Liu, Cla

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:94

装帧:

isbn号码:9780784406298

丛书系列:

图书标签:

环境流体力学
流体力学
环境科学
水动力学
大气科学
污染扩散
数值模拟
河流动力学
海洋动力学
水文模型

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具体描述

流体力学与环境科学的交汇：流体动力学在地球系统中的应用图书名称：《环境流体动力学：从基础理论到复杂系统的模拟与应用》图书简介本书深入探讨了流体力学原理在解释和预测自然界中各种环境现象中的核心作用。它不仅构建了坚实的理论基础，更侧重于将这些理论应用于大气、海洋、水文以及地下水系统等复杂环境介质中的实际问题。全书内容详实，结构严谨，旨在为环境工程师、地球科学家、水文专家以及相关领域的研究生提供一本全面且实用的参考著作。第一部分：流体动力学基础与环境介质特性本部分旨在为读者打下坚实的物理学和数学基础，为后续应用做铺垫。第一章：流体力学的基本概念与控制方程详细回顾了流体力学的基本假设、流体的物质属性（密度、粘度、可压缩性）。核心内容是纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程的推导及其在不同尺度和条件下的简化形式（如雷诺数、傅汝德数等无量纲数的物理意义）。特别强调了边界条件和初始条件在环境问题中的重要性。第二章：层流与湍流深入分析了层流到湍流的过渡机制。湍流理论是环境流体力学中的核心难点，本章详细介绍了湍流的统计特性、雷诺应力、湍流模型（如 $k-epsilon$ 模型、$k-omega$ 模型）在环境尺度上的适用性与局限性。通过分析湍流混合过程，解释了污染物在河流、大气中的快速扩散机理。第三章：浮力和分层流体环境流体系统（如海洋、湖泊、大气边界层）往往是密度分层的。本章重点阐述浮力的作用机制，包括布伊内斯卡（Brunt-Väisälä）频率的计算及其在稳定度分析中的应用。详细讨论了密度流（如盐水楔、浊流）的形成、传播特性及其对水下基础设施和生态系统的影响。第二部分：大气与气象流体力学本部分聚焦于大气过程中的流体动力学现象，侧重于天气和气候尺度的分析。第四章：大气运动与地转平衡探讨了地球自转对流体运动的影响，引入科里奥利力和地转风概念。分析了气压梯度力和科里奥利力之间的平衡关系，解释了气旋、反气旋等大尺度天气系统的动力学基础。第五章：边界层理论与大气扩散详细描述了大气边界层（PBL）的结构与特征，包括摩擦速度、速度剖面。重点分析了风场对地表物质输送的影响。深入讲解了大气污染物扩散模型（如高斯羽流模型、拉格朗日粒子模型）的物理基础，并讨论了地形和气象条件（如逆温层）对扩散结果的敏感性。第六章：云物理与降水过程的动力学虽然主要涉及热力学，但云的形成、演化和降水是流体动力学驱动的。本章探讨了空气动力学在云滴形成、上升气流维持和降水粒子下落过程中的作用。涉及云内湍流混合对凝结效率的影响。第三部分：水圈与水文流体力学本部分转向水体流动，涵盖河流、湖泊、海岸带和地下水系统。第七章：河流动力学与泥沙输运分析了明渠流动理论，包括均匀流、非均匀流的求解方法。重点讨论了河床形态与水流动力学的相互作用——泥沙输运理论，包括输沙力学、冲淤平衡分析。深入探讨了洪水波的传播与溃口动力学。第八章：湖泊与水库中的分层与环流湖泊作为半封闭水体，其热力学和动力学过程复杂。本章分析了风驱动的表面环流、内部波的产生与耗散、以及季节性温跃层的形成与崩溃（如湖泊的“翻转”现象）的流体力学机制。第九章：海洋环流与海岸动力学考察了全球海洋环流的驱动力（风应力、密度梯度）。重点研究了潮汐、海浪的传播与破碎过程，特别是波浪在浅水区的非线性效应。对于海岸带，详细分析了沿岸流、裂流的形成及其对泥沙再分配的影响。第十章：地下水流与多孔介质流将流体力学原理扩展到多孔介质。详细介绍达西定律的微观基础，以及层流在地下水流动中的表现。讨论了地下水污染羽的运移模型，特别是对流-弥散过程的耦合分析，以及非饱和带的流体运动。第四部分：数值模拟与前沿应用本部分侧重于将理论转化为可操作的预测工具，并探讨现代研究的前沿领域。第十一章：计算流体力学（CFD）在环境科学中的应用概述了求解环境流体问题的数值方法，包括有限差分法、有限体积法和有限元法。重点介绍了网格生成、时间步长选择以及边界条件处理。通过具体的案例（如城市峡谷风场模拟、污染物扩散预测），展示了CFD工具包（如OpenFOAM, Fluent）的应用流程和结果验证。第十二章：多相流与环境界面过程环境问题常涉及气-液、液-液、气-固等多相流。本章研究了气泡、油滴在水体中的运动规律，界面传输现象（如气体交换、挥发作用）的流体力学控制。讨论了污染物在土壤-水-空气界面上的迁移转化。第十三章：环境流体力学的前沿课题探讨了当前研究热点，包括：微小尺度下的环境流体（如毛细现象在土壤水分传输中的作用）、气候变化背景下的极端天气事件（如强对流风暴）的动力学建模、以及水-冰相互作用（如冰川动力学）中的流变学特性。本书结构清晰，理论与应用并重，丰富的案例分析和详尽的数学推导，确保读者不仅理解“发生什么”，更能掌握“为什么发生”的底层物理机制。通过对这些复杂系统的深入剖析，读者将获得预测和管理环境流体现象的强大工具。

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目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理复杂流体力学问题的数学模型方面，展现了极高的学术深度和严谨性。它并没有停留在表面介绍，而是扎实地深入到偏微分方程的求解和数值模拟的基础。对于我这种需要处理大量计算流体力学（CFD）问题的研究人员来说，书中所提供的背景知识是至关重要的。它详细阐述了如何将实际的物理约束条件转化为可解的数学方程组，并且对不同数值方法的优缺点进行了批判性的讨论。虽然有些章节的数学密度相当高，需要反复阅读和对照，但这正是它价值所在——它为你搭建了一个坚实的理论框架，让你有能力去理解和改进现有的数值算法。它不是一本速成手册，而是一部需要沉下心来啃噬的学术巨著，每一页都蕴含着深刻的物理洞察。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是物理学爱好者和工程师们的宝藏，读完之后感觉对流体力学中那些看似抽象的概念有了全新的认识。作者在讲解基础原理时，总是能用非常生动的例子来阐释复杂的现象，比如湍流的形成、污染物在水体中的输运等等。特别是关于边界层理论和污染物扩散模型的讨论，深入浅出，让人茅塞顿开。书中的数学推导虽然严谨，但作者巧妙地穿插了大量的工程实例，使得理论不再是孤立的公式集合，而是解决实际问题的有力工具。我尤其欣赏它对实际案例的分析，比如河流泥沙的运动、大气污染物的扩散过程，这些都极大地增强了阅读的趣味性和实用性。对于那些想在环境工程、水利工程领域深耕的人来说，这本书无疑是一本不可多得的参考书。它不仅仅是介绍理论，更像是在引导你思考如何将这些理论应用于真实世界中的复杂环境问题。

评分☆☆☆☆☆

我尝试用这本书来指导我的一个关于近岸海域污染物稀释项目的初步设计，结果发现它在处理非均匀介质中的流动问题时，提供了非常实用的指导框架。尤其是在讨论层流与湍流过渡区的特性时，书中的分析模型对于我们预测初期混合效率至关重要。它不仅提供了经典的公式，还对公式适用的前提条件做了极其细致的限定，这一点对于避免工程实践中的“黑箱操作”具有决定性意义。此外，书中对模型简化和尺度效应的讨论也极具启发性，帮助我清晰地界定了哪些变量可以忽略，哪些必须保留，从而优化了我的计算资源分配。总而言之，这本书的实用价值是无可置疑的，它成功地弥合了象牙塔内的理论与现实工程需求之间的鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常独特，它似乎在努力打破传统教材的刻板印象，融入了一种更具启发性和哲学性的探讨。作者在回顾流体力学历史发展脉络时，着重强调了不同科学流派之间的思想碰撞，例如拉格朗日和欧拉观点的演变，以及雷诺在实验科学中的革命性贡献。这种历史的纵深感，使得读者在学习技术细节的同时，也能体会到科学发现的艰辛与浪漫。它不仅仅教授“是什么”和“怎么做”，更试图解释“为什么是这样”，引导读者去思考流体力学作为一门自然科学的本质属性。阅读过程中，时常会产生一种与一位饱学之士对话的感觉，这种人文学科的滋养，是很多纯粹技术书籍所缺乏的。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的排版和插图设计水平达到了一个相当高的水准，这在专业技术书籍中是难能可贵的。打开书本，首先映入眼帘的就是那些清晰、直观的图表和示意图，它们极大地降低了理解复杂流场结构的难度。作者在描述自然界中流体运动现象时，仿佛拥有魔力，能让读者在脑海中构建出三维的动态图像。比如，当讲解非牛顿流体在管道中的流动特性时，配有的彩色图谱能立刻捕捉到不同剪切速率下流体行为的细微差别。这种视觉化的呈现方式，远比纯文字描述来得更有效。而且，书中引用的实验数据和案例都非常新颖，显示出作者紧跟学科前沿的努力。对于自学者而言，这种高质量的视觉辅助材料，是避免阅读疲劳、保持学习热情的关键。这本书的编排思路，充分体现了对读者学习体验的深切关怀。

评分☆☆☆☆☆