Schlieren and Shadowgraph Techniques pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Settles, G. S.

出品人:

頁數:376

译者:

出版時間:

價格:179

裝幀:

isbn號碼:9783540661559

叢書系列:

圖書標籤:

• 光學診斷
• Schlieren imaging
• Shadowgraphy
• Fluid dynamics
• Optical flow visualization
• Aerodynamics
• Combustion diagnostics
• Heat transfer
• Non-intrusive measurement
• Wave phenomena
• Optical techniques

好的，以下是基於您提供的書名《Schlieren and Shadowgraph Techniques》而編寫的，不包含該書內容的圖書簡介，力求內容翔實、專業，且具有自然流暢的寫作風格。 --- 《先進光學成像與流場可視化技術：從基礎到前沿應用》 圖書簡介 麵嚮對象： 本書主要麵嚮流體力學、空氣動力學、光學工程、材料科學、環境監測以及相關領域的高級本科生、研究生、科研人員以及專業工程師。 核心內容概述： 《先進光學成像與流場可視化技術：從基礎到前沿應用》是一部全麵、深入探討現代流場診斷與光學成像技術的專業著作。本書旨在彌補當前市場上現有教材中對特定高級可視化技術（如基於相位的乾涉測量、時間分辨成像與非綫性光學成像）係統性闡述的不足。本書將重點聚焦於波前傳感技術、數字圖像相關（DIC）技術、時間分辨熱成像以及基於散射的粒子圖像測速（PIV）方法的最新進展及其在復雜介質流動分析中的應用。 全書結構清晰，從光學成像的基本原理齣發，逐步深入到復雜的定量測量技術，最終探討這些技術在尖端工程問題中的集成應用。 --- 第一部分：光學成像基礎與定量測量的基石 (Foundations of Optical Imaging and Quantitative Measurement) 第一章：光與物質相互作用的定量描述 本章將詳述光波在非均勻介質中傳播時所經曆的相位和振幅變化。不同於僅關注摺射率梯度（如紋影和Schlieren技術所依賴的量），本章將詳細探討光波前畸變與介質密度、溫度和組分變化的精確數學關係。內容涵蓋傅裏葉光學基礎、角譜傳播理論，並引入斯托剋斯矢量在描述偏振態對流場信息提取影響上的應用。 第二章：數字圖像相關（DIC）技術及其在三維形貌與應變場測量中的應用 DIC作為一種非接觸式的全場應變測量技術，在固體力學中已臻成熟，但其在處理高梯度流場（例如邊界層分離區域）中的應用與挑戰常被簡化。本章將深入探討子像素插值算法的優化（如基於樣條插值和高斯擬閤的改進）、三維DIC係統的校準與不確定度分析。重點分析如何利用DIC捕捉固體錶麵與流體邊界的相對運動，並將其轉化為可用於模型驗證的邊界條件。 第三章：乾涉測量技術的新範式：相乾光源與電子散斑圖案乾涉（ESPI） 本章將係統闡述基於相位的乾涉技術，著重於如何從乾涉條紋中精確提取相位信息。內容包括傅裏葉變換全息乾涉（FTPI）的理論基礎，如何設計移相算法（Phase-Shifting Algorithms）以消除環境噪聲和非綫性效應。特彆關注ESPI在測量動態熱邊界層和微小錶麵形變（例如，由聲波引起的振動）時的應用細節和數據處理流程。 --- 第二部分：先進流場診斷技術 (Advanced Flow Diagnostics) 第四章：基於散射的定量粒子示蹤：粒子圖像測速（PIV）的深度解析 PIV是流場速度測量的黃金標準，但其定量精度高度依賴於粒子追蹤的質量和相關函數的處理。本章將超越基礎的互相關方法，重點討論高分辨率PIV（HRPIV）與三維立體PIV（Stereo-PIV）的最新進展。詳細介紹基於位移矢量場估計的迭代優化算法，以及如何利用雙脈衝激光與高幀率CCD實現對湍流脈動速度場的精確采樣與統計分析。 第五章：時間分辨與瞬態現象捕捉：超快成像與熱成像 在研究聲爆、激波與邊界層分離等瞬態現象時，高時間分辨率至關重要。本章探討門控成像技術與超快脈衝激光照明在捕捉納秒到皮秒尺度的瞬態結構中的應用。此外，熱紅外（TIR）成像被引入到流體診斷中，專門討論如何利用高靈敏度FPA探測器結閤光譜輻射傳輸模型，對流場中的溫度梯度進行非接觸式定量測量，特彆是在超燃衝壓發動機燃燒室等高熱環境下的應用。 第六章：光譜診斷與組分分析：拉曼散射與激光誘導熒光（LIF） 流場診斷不僅是速度和溫度，還涉及化學組分。本章深入分析受激拉曼散射（SRS）用於測量多組分氣體的實時濃度分布，並闡述其與溫度測量的耦閤方法。同時，LIF技術被詳盡介紹，包括熒光染料的選擇、激發波長匹配、以及如何處理熒光淬滅效應，以實現對反應性流體（如火焰）中自由基或特定反應中間産物的定量成像。 --- 第三部分：復雜係統中的集成與應用 (Integration and Application in Complex Systems) 第七章：波前傳感技術在介質擾動校正中的應用 本書將引入 Shack-Hartmann 波前傳感器在流體光學診斷中的應用。重點討論如何將波前傳感器與自適應光學（AO）係統結閤，實時監測並補償由高強度湍流或大密度梯度引起的波前畸變，從而確保後續成像係統（如高分辨率PIV或拉曼光譜）獲得清晰的焦點圖像，這對於高精度定量測量至關重要。 第八章：多模態數據融閤與計算重構 現代流場診斷往往依賴於多傳感器數據的集成。本章探討數據融閤的數學框架，包括如何將空間分辨率高的PIV數據與時間分辨率高的熱成像數據進行聯閤反演。引入卡爾曼濾波和貝葉斯推斷等先進統計工具，用於從不完整或含噪的實驗數據中重構齣物理上最一緻的流場模型。 第九章：前沿應用案例：高超聲速流動與微重力環境下的流體行為 本章提供一係列復雜的工程案例研究，展示前述技術的集成應用。例如，在高超聲速再入模擬中，如何使用多通道乾涉儀和瞬態熱成像來錶徵激波/湍流邊界層之間的耦閤作用；以及在微流控芯片內，如何應用超高分辨率DIC監測微米尺度顆粒的布朗運動和擴散過程。 --- 本書特色： 注重定量： 強調從圖像數據到物理量（速度、溫度、濃度）的精確轉換流程與不確定度評估。 前沿聚焦： 覆蓋瞭當前研究熱點，如自適應光學輔助的流場測量、高精度DIC的應變梯度捕捉，以及時間分辨光譜技術。 實用性強： 包含大量實驗裝置的係統搭建指導、數據處理的僞代碼級描述，以及對常見實驗誤差的深入分析。 《先進光學成像與流場可視化技術》將成為實驗流體力學和光學診斷領域不可或缺的參考手冊，引導讀者超越定性觀察，邁嚮精確、定量的多物理場耦閤診斷。

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這本書的實用價值，體現在它對“問題解決”的深刻洞察力上。它沒有將各種技術孤立地呈現，而是將它們置於一個解決實際流體力學問題的框架之下。比如，當需要分析超音速激波的瞬態變化時，書中會立即引導讀者比較舒林（Schlieren）和陰影法（Shadowgraph）在時間分辨率和空間分辨率上的取捨，並給齣相應的判據。此外，對於數據後處理環節的討論也極為深入，例如如何應用傅裏葉變換技術來從原始圖像中提取準確的摺射率分布，以及如何識彆並剔除由於空氣湍流引起的隨機噪聲。作者非常務實地指齣，理論模型與實際測量之間總是存在著鴻溝，並提供瞭多種實用的“彌閤”策略。這種以解決實際工程或科學難題為導嚮的組織結構，讓這本書的工具屬性得到瞭最大程度的發揮，絕對是案頭必備的參考寶典。

评分☆☆☆☆☆

從敘事風格上講，這本書展現齣一種近乎“古董級”的沉靜與權威。它的語言是那種非常精確、剋製的學術英語，沒有多餘的修飾詞，每一個動詞和名詞的選擇都經過瞭深思熟慮。閱讀過程更像是一場與一位經驗豐富的導師進行一對一的私密對話，他耐心、全麵地引導你穿越技術迷霧。尤其在追溯不同技術流派的曆史演進時，作者的筆觸顯得尤為細膩，他會清晰地勾勒齣早期科學傢們在資源受限條件下是如何一步步摸索齣這些精妙技術的，這不僅是對曆史的尊重，也為現代研究者提供瞭突破瓶頸的思路啓發。這種曆史的厚重感與前沿技術的結閤，使得本書的閱讀體驗超越瞭單純的技術手冊，更像是一部光學測量技術的發展史詩，令人深思，也更容易讓人産生敬畏之心。

评分☆☆☆☆☆

初翻此書，一股撲麵而來的嚴謹氣息幾乎要將我“震懾”住。它絕非那種隻停留在錶麵概念的科普讀物，而是直擊核心的理論基石構建者。作者在開篇就對光在介質中傳播的波動理論進行瞭深入的探討，為後續介紹如何捕捉和分析流體中的摺射率變化打下瞭堅實的基礎。那些關於光綫追跡和梯度計算的數學推導，雖然復雜，但邏輯鏈條異常清晰，每一步的假設和限製都被交代得明明白白。我特彆欣賞作者處理理論模型時所展現齣的“不妥協”精神，比如在討論如何校正由於透鏡畸變引入的誤差時，提供的解析解和數值模擬方法的對比分析，非常具有啓發性。對於那些有誌於從事高精度流場測量研究的人來說，這本書提供的數學框架是不可或缺的“內功心法”。它沒有迴避任何計算上的難點，反而將其視為提升讀者理解深度的契機，這種教育理念，在我看來，是真正的高等教育的體現。

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這本書的裝幀和印刷質量簡直是教科書級彆的典範，讓人愛不釋手。封麵設計簡潔而有力，那深邃的藍色調仿佛直接將人拉入光學實驗的神秘殿堂。內頁紙張的選擇非常考究，細膩的觸感配閤恰到好處的磨砂質感，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到疲勞。更值得稱贊的是，書中大量的插圖和圖錶，其綫條的清晰度和色彩的還原度都達到瞭極高的水準。那些復雜的流場可視化圖像，在高清的印刷下，每一個細微的密度梯度都縴毫畢現，這對於理解那些肉眼難以捕捉的氣動現象至關重要。排版方麵也體現瞭編輯團隊的專業素養，文字與圖示的布局邏輯性極強，每當公式齣現時，總能找到最閤適的視覺錨點進行解釋，極大地降低瞭閱讀的門檻。我甚至能想象，這本書在圖書館的書架上，僅憑其散發齣的那種沉穩厚重的氣質，就能吸引那些真正對物理光學有深入追求的讀者駐足。這種對細節的執著，無疑是嚮經典科學著作緻敬的最好方式，讓人感覺手中的不僅僅是一本工具書，更是一件工藝品。

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這本書的實操指導部分簡直是實驗工程師的福音，我仿佛看到瞭自己站在光學颱上，手持工具正在搭建一套復雜的係統。它對實驗裝置的搭建細節描述得非常具體，從光源的選擇——比如選擇特定波長的激光源而非普通燈泡的原因，到反射鏡的安裝精度要求，甚至是暗室環境的溫濕度控製，都有詳盡的建議。最讓我感到驚喜的是，它不僅僅告訴我們“怎麼做”，更深入地解釋瞭“為什麼這麼做”——比如，為什麼特定的光路設計能最大化信噪比，以及如何通過調整偏振片來抑製環境光的乾擾。對於那些預算有限但又追求高精度結果的實驗室而言，書中提供的那些基於常見光學元件的優化方案，具有極高的參考價值。讀完這部分，我不再是盲目地復製粘貼彆人的實驗流程，而是能夠根據自己設備和目標需求，進行富有洞察力的調整和改進。

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