環境流體力學 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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董誌勇 著

圖書標籤:

• 環境流體力學
• 水動力學
• 河流動力學
• 海岸動力學
• 汙染擴散
• 數值模擬
• 水文模型
• 大氣邊界層
• 生態水力學
• 環境工程

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030447975

版次：1

商品編碼：11805304

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2015-11-01

頁數：228

正文語種：中文

內容簡介

本書係統地闡述瞭環境流體力學的基本概念、基本理論及**研究成果，內容主要包括：水環境和大氣環境的基本概念、分子擴散理論、紊流擴散理論、射流理論、羽流理論、浮射流理論、陣噴流理論、大氣擴散、剪切流離散、水質模型、地下水汙染模型、分層流理論、水體混閤理論、生態流體動力環境等。為便於讀者自學，文字力求寫得通俗易懂，對一些數學處理給齣瞭比較詳細的推導過程。書末附有環境流體力學常用術語中英文對照錶、人名中外文對照錶以及詳細的參考文獻，以便讀者深入研究時參考。

前言/序言

探索未知：一窺現代科學的宏偉畫捲 本書並非探討流體在環境介質中運動的經典著作，而是一次對跨學科前沿領域的深度聚焦，旨在為讀者勾勒齣一幅涵蓋計算科學、高級材料學以及復雜係統動力學的宏偉圖景。它著眼於那些尚未被傳統學科完全整閤，卻正以前所未有的速度塑造我們未來世界的關鍵技術與理論基礎。 第一部分：計算範式的革命與高維數據的解析 本書的開篇，將讀者引入非綫性動力學的迷宮，但其核心關注點在於如何通過計算模型來逼近和預測那些傳統解析方法束手無策的現象。 1. 拓撲數據分析（TDA）在復雜網絡中的應用： 我們摒棄瞭對單一變量或低維流場的關注，轉而深入研究高維數據集的內在幾何結構。本書詳盡闡述瞭如何利用持續同調等數學工具，從海量異構數據中提取齣穩定的“洞”和“環”，這些結構往往預示著係統內在的臨界點或功能模塊。例如，在解析社交網絡中信息傳播的擴散邊界時，TDA如何揭示齣那些看似隨機的連接背後，隱藏的集體行為驅動力。這不是對信息流的描述，而是對信息空間拓撲形態的量化分析。 2. 隨機微分方程（SDEs）與路徑積分的數值實現： 麵對無法精確建模的係統，本書轉嚮隨機性在確定性框架下的錶達。我們詳細比較瞭濛特卡洛方法、譜方法以及有限元方法在求解包含Lévy噪聲項的隨機微分方程時的效率與精度差異。重點在於，如何設計高階、無偏的數值積分器，以精確捕捉係統在極短時間尺度上的路徑依賴性，尤其是在模擬量子場論中對費曼路徑積分的數值近似時，對計算資源的極緻利用和誤差的嚴格控製。 3. 稀疏采樣與壓縮感知理論在成像科學中的前沿應用： 現代傳感器陣列産生瞭過載的數據，而有效的分析依賴於智能地從稀疏采樣中重構全貌。本書深入探討瞭Basis Pursuit 和 Orthogonal Matching Pursuit 等算法，不僅展示瞭其在傳統信號處理中的效能，更將其提升至三維空間信息采集的層麵。具體而言，我們分析瞭如何利用這些方法，在極低信息熵的探測條件下，重構齣高精度的三維結構信息，例如在深空探測中對微弱反射信號的有效分離。 第二部分：新型材料的量子限製與宏觀效應的耦閤 此部分的核心，是將視角從宏觀尺度拉迴至原子尺度下的物理限製，並探討這些微觀特性如何湧現齣令人驚嘆的宏觀工程特性。 1. 二維材料的電子結構與狄拉剋錐的調控： 本書深入研究瞭石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs）等二維材料的能帶結構。我們的重點不在於這些材料的機械強度，而在於其獨特的費米麵拓撲結構。書中詳述瞭如何通過外加電場或晶格應變（即壓電效應的量子起源）來精確控製狄拉剋錐的傾斜度與中點位置，從而實現對載流子有效質量的動態調控，這對於設計超快光電器件至關重要。 2. 拓撲絕緣體與手性輸運現象： 超越傳統的歐姆定律，我們考察瞭拓撲材料的邊界態。重點分析瞭時間反演對稱性被打破時，電子如何在材料錶麵實現無耗散的單嚮輸運。書中通過Kubo公式的非平衡態推廣，量化瞭這種手性（Chirality）對熱電子學和自鏇電子學的影響，這遠超普通導體或絕緣體的範疇。 3. 納米結構中的量子隧穿效應與非局域性： 我們探討瞭當結構尺寸進入德布羅意波長尺度時，電子行為的徹底改變。重點分析瞭掃描隧道顯微鏡（STM）的成像機理，並非作為一種“探針”，而是作為量子隧穿勢壘的動態控製器。書中對非局域隧穿現象進行瞭細緻的建模，即電子在極短時間內跨越較大間隙的概率，這對於量子計算中的比特耦閤具有直接指導意義。 第三部分：復雜係統的湧現行為與信息論視角 最後一部分，本書將目光投嚮係統層麵的組織與演化，采用信息論的框架來理解復雜性的本質。 1. 互信息與因果發現（Granger Causality的擴展）： 我們利用互信息（Mutual Information）而非傳統的相關係數，來度量不同子係統間的依賴程度。書中詳述瞭如何構建多變量時間序列的因果圖，用以區分哪些變量是驅動力（Driver），哪些僅是響應者（Responder）。這種方法論在分析生物網絡的代謝路徑重組或金融市場中高頻交易的交互影響時，展現齣無與倫比的穿透力。 2. 自組織臨界性（SOC）與冪律分布的普適性： 本書討論瞭耗散係統如何在沒有外部調控下，自發地達到臨界狀態。通過對沙堆模型（Sandpile Model）的深入剖析，我們展示瞭冪律分布如何作為一種信息最大化的結果齣現。重點在於識彆齣導緻係統進入SOC狀態的內部反饋機製，並探討其在地震學和森林火災蔓延中的普適性規律。 3. 耗散結構與非平衡態熱力學： 我們超越瞭平衡態的限製，進入遠離平衡態的開放係統領域。書中詳細闡述瞭普裏戈金（Prigogine）的耗散結構理論，強調瞭負熵流在維持係統有序性中的關鍵作用。這不僅僅是能量的流動，更是信息與結構的耦閤。我們分析瞭如何通過最小熵産生原理（在特定條件下），來預測復雜係統在外界擾動下將采取的最穩定的演化路徑。 通過以上三個維度的交叉探討，本書旨在為讀者提供一套全新的分析工具箱，用於駕馭那些由非綫性、高維和隨機性主導的現代科學難題，從而洞察自然界和工程係統深層次的組織規律。

評分☆☆☆☆☆

這本書讓我對流體在環境中的運動有瞭全新的認識。我一直以為流體力學是那些深奧的工程學研究，但《環境流體力學》這本書卻用非常直觀和生動的方式，將那些復雜的概念解釋得淺顯易懂。比如，書中對河流的泥沙輸移過程的描述，讓我能夠清晰地想象齣水流如何攜帶、搬運和沉積泥沙，以及這些過程如何塑造河床地貌。更讓我著迷的是，書中還探討瞭汙染物在水體中的擴散和遷移，這對於理解水汙染的形成和治理至關重要。我之前可能隻是籠統地知道“水會把髒東西帶走”，但這本書讓我瞭解到，汙染物在水流中的擴散路徑、速度，甚至濃度分布，都受到水體自身的動力學特性的深刻影響。書中還引用瞭大量的實際案例，比如不同類型水庫的齣庫流場分析，以及城市雨洪過程的模擬，這些都讓我覺得書中的知識離我並不遙遠，而是與我們的日常生活息息相關。尤其是在描述大氣邊界層流動的章節，那些關於風速剖麵、湍流耗散率的討論，雖然聽起來專業，但作者通過比喻和類比，讓我能夠感受到空氣在不同地錶條件下的不同“性格”，這對於理解天氣變化和空氣質量也大有裨益。總而言之，這本書成功地架起瞭我理解環境現象與流體力學原理之間的橋梁，讓我不再對那些看似枯燥的公式感到畏懼，而是看到瞭它們背後蘊含的強大解釋力。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對環境保護充滿熱情的普通讀者，我一直想找到一本能夠解釋環境問題背後科學原理的書籍。《環境流體力學》恰恰滿足瞭我的需求，而且超齣瞭我的預期。書中對河流潰決的模擬和分析，讓我深刻理解瞭洪水風險的形成過程，以及潰堤後水流的破壞力。我之前可能隻知道“堤壩壞瞭會有洪水”，但這本書讓我瞭解到，水流的能量、速度、以及泥沙的攜帶能力，纔是造成破壞的關鍵。書中關於地下水流動的章節，也讓我對水資源的保護有瞭更深的認識。我瞭解到，地下水的運動速度相對較慢，一旦受到汙染，修復起來非常睏難。書中對汙染物在地下水中的遷移路徑、擴散速度以及吸附作用的分析，讓我看到瞭地下水汙染治理的挑戰性。另外，書中對大氣汙染擴散的描述，比如風嚮、風速、以及大氣穩定度對汙染物濃度分布的影響，也讓我對霧霾等環境問題有瞭更科學的理解。我不再僅僅是抱怨空氣質量差，而是開始嘗試從流體力學的角度去分析汙染物的來源和傳播途徑。這本書雖然包含瞭不少專業術語，但作者的講解非常有條理，而且輔以大量的圖示和示意圖，使得閱讀過程並不枯燥，反而充滿瞭探索的樂趣。它讓我明白，很多環境問題並非孤立存在，而是與我們賴以生存的流體環境息息相關。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭我對流體世界的新視界。之前我對“流體力學”的認知，可能僅限於高中物理課本裏關於壓強和浮力的簡單介紹。但《環境流體力學》卻以一種非常引人入勝的方式，將流體在自然界中的各種運動展現齣來。書中關於淺水波傳播的章節，讓我對海浪如何從遙遠的海麵一直傳播到岸邊，以及在這個過程中能量如何轉化，有瞭清晰的認識。我還對書中關於河流河漫灘溢流的描述印象深刻，那些水流如何在洪水期間湧入河漫灘，並逐漸減速、沉積泥沙的過程，讓我在腦海中勾勒齣一幅幅生動的畫麵。書中還涉及瞭水體混閤的問題，比如不同密度、溫度的水體在攪拌或自然對流作用下的混閤過程，這對於理解水庫的富營養化過程以及水體自淨能力有著重要的意義。作者還嘗試用一些簡單的物理模型來解釋一些宏觀現象，比如使用伯努利方程來初步解釋飛機起飛的原理（雖然不是本書重點，但提到瞭流體速度與壓強的關係），以及用雷諾數來區分層流和湍流，這些都極大地增強瞭我的理解。讀完這本書，我感覺自己對周圍的水體、空氣，甚至是土壤中的水分運動，都産生瞭一種全新的觀察視角，不再是漠然的旁觀者，而是開始思考它們背後蘊含的動力學規律。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的驚喜，在於它將抽象的物理概念與生動的自然現象巧妙地結閤起來。我一直覺得“流體力學”這個詞就意味著大量的公式推導和枯燥的計算，但《環境流體力學》完全打破瞭我的這種固有印象。書中關於海洋環流的章節，用非常形象的比喻來描述科裏奧利力對洋流方嚮的影響，讓我瞬間就理解瞭為什麼大規模的洋流會呈現齣宏大的鏇轉模式。我還特彆喜歡書中對湖泊和水庫中分層流動的討論，比如密度差如何導緻不同深度的水體形成相對獨立的流動層，以及這些層之間的混閤過程。這讓我能夠更好地理解為什麼有些湖泊的底部水溫常年保持較低，以及為什麼水體中的溶解氧分布會有顯著的垂直差異。書中還涉及瞭一些有趣的現象，比如海浪的形成和傳播，以及潮汐的動力學解釋。這些雖然在科普讀物中也常有提及，但《環境流體力學》通過引入流體力學的基本方程和概念，賦予瞭這些現象更深層次的科學解釋。我不再僅僅是“看到”瞭現象，而是開始“理解”瞭現象背後的驅動力。書中對大氣邊界層湍流的描述，也讓我對空氣的運動有瞭更具象化的認識，那種空氣在地麵障礙物周圍的繞流和攪動，仿佛就在我眼前上演。這本書讓我覺得，原來自然界中流動的奧秘，是如此的豐富多彩，又如此的令人著迷。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，是想深入瞭解城市排水係統的工作原理。作為一個生活在大城市的居民，我常常會在暴雨季節遇到內澇問題，這讓我非常睏擾。而《環境流體力學》這本書，恰好提供瞭一個非常好的切入點。書中詳細闡述瞭城市地錶徑流的形成機製，包括降雨強度、地錶滲透性、坡度等因素如何共同作用，導緻雨水在城市區域匯集並嚮下遊流動。讓我印象深刻的是，書中對不同排水構件，如雨水井、排水管道、以及排放口等，在流體動力學方麵的分析。我這纔明白，原來一個看似簡單的排水井，其內部的水流運動也是非常復雜的，水流的速度、漩渦的形成，都會影響到排水效率。書中還提到瞭城市化進程對地錶徑流特性的改變，比如不透水麵積的增加如何加劇瞭洪澇風險，這讓我更加深刻地認識到城市規劃和排水設計的重要性。雖然書中並非直接給齣“如何解決內澇”的詳細方案，但它提供瞭理解問題的基礎理論，讓我能夠更好地理解一些工程措施背後的科學原理。比如，書中關於明渠流和有壓流的區分，以及水力坡度、流速等概念的講解，都為我理解地下排水管道的運行提供瞭理論框架。我甚至開始對海綿城市的概念産生瞭更濃厚的興趣，因為書中提到的自然排水理念，似乎與海綿城市的設計思路不謀而閤。