随机波浪及其工程应用 俞聿修//柳淑学 著作 中学教辅文教 新华书店正版图书籍 大连理工大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 大连理工大学出版社
• 俞聿修
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出版社： 大连理工大学出版社

ISBN：9787561104668

商品编码：27787959562

丛书名： 随机波浪及其工程应用

出版时间：2011-01-01

随机波浪及其工程应用

作  者: 俞聿修//柳淑学 著作 定  价: 39.8 出?版?社: 大连理工大学出版社 出版日期: 2011年01月01日 装  帧: 平装 ISBN: 9787561104668 ●前言
●**章  随机过程
●1.1  随机过程的概念
●1.2  随机过程的统计特征及其运算
●1.3  平稳随机过程
●1.4  平稳随机过程的各态历经性
●1.5  正态随机过程
●1.6  随机变量(函数)的变换
●参考文献
●第二章  随机过程的谱分析
●2.1  谱密度函数
●2.2  自相关函数
●2.3  维纳一辛钦定理
●2.4  窄带谱和宽带谱随机过程
●2.5  互谱密度函数
●参考文献
●第三章  线性系统分析
●3.1  线性系统和非线性系统
●3.2  线性系统对输入特征的变换
●3.3  线性系统对输入的反应......

内容简介

俞聿修、柳淑学编著的《随机波浪及其工程应用(第4版)》比较系统地论述了随机波浪的理论基础――随机过程、随机过程的谱分析、线性系统的分析和不规则波浪要素的统计分布，海浪谱的概念、表达式及其测量和估算方法，不规则波浪的数值模拟和物理模型试验，波浪的传播和变形以及不规则波浪对海岸工程、海洋工程的作用等。内容力求理论联系实际，在广泛介绍国外研究成果(包括21世纪初*新研究成果)的同时。着重介绍我国的研究成果。结合我国新版规范的内容，系统地论述了随机波浪在工程上的应用。
《随机波浪及其工程应用(第4版)》可供从事港口工程、海岸工程、海洋工程、海洋水文以及船舶设计等专业的科技人员参考使用。也可供有关专业的研究生使用。

《随机波浪及其工程应用》 俞聿修、柳淑学 著 大连理工大学出版社 图书简介 本书是一部关于随机波浪理论及其在工程领域广泛应用的专著。全书内容翔实，理论体系严谨，既深入浅出地阐述了随机波浪的基本概念、统计特征和分析方法，又系统地介绍了随机波浪在海洋工程、水利工程、土木工程等领域的实际应用案例，旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架。 第一章 绪论 本章首先对波浪现象进行了宏观的介绍，从其自然发生的原因（如风、地震、潮汐等）及其在地质、海洋、大气等自然科学中的重要性入手。随后，重点阐述了随机波浪的概念，将其与确定性波浪进行对比，强调了随机波浪在实际海洋环境中的普遍性和复杂性。读者将了解到，真实的海洋表面并非如理想化的正弦波般规律，而是呈现出一种随时间和空间不断变化、难以预测的无规则形态，这种形态的产生和演变受到多种因素的耦合影响，因此采用统计学和概率论的方法来描述和分析随机波浪至关重要。 本章还简要回顾了随机波浪研究的历史发展脉络，从早期对简单波浪模型的探索，到二十世纪中期随着统计学和计算技术的发展，随机波浪理论逐渐成熟，并在工程领域得到广泛应用。最后，对本书的研究内容和章节安排进行了概述，为读者指明了学习路径。 第二章 随机波浪的基本概念与统计描述 本章是本书的理论基石，深入探讨了随机波浪的核心概念和描述方法。首先，详细介绍了随机过程理论在描述波浪时程中的应用，明确了波浪高度、波浪周期、波浪相位等随机变量的概率分布特性。读者将学习到如何使用概率密度函数、累积分布函数等工具来刻画单个波浪事件的随机性。 接着，本章重点阐述了平稳随机过程的统计特征，包括均值、方差、自相关函数和功率谱密度函数。其中，功率谱密度函数作为描述随机波浪频谱特性的关键工具，会被详细讲解其物理意义、求解方法以及在分析波浪能量分布中的重要作用。读者将理解，功率谱能够将随机波浪从时域的复杂变化分解为不同频率成分的叠加，为后续的动力学分析奠定基础。 此外，本章还将介绍常用的波浪统计模型，如高斯模型、Rayleigh分布、Lognormal分布等，并讨论它们在不同海洋环境下的适用性。例如，在描述深水中的短波时，Rayleigh分布可能是一个有效的近似；而在描述长波或低频成分时，可能需要更复杂的模型。本章的目标是让读者掌握描述和量化随机波浪特性的基本工具和理论。 第三章 随机波浪的频谱分析 本章聚焦于随机波浪的频谱分析技术，这是理解和预测随机波浪行为的关键。在第二章的基础上，本章将深入探讨功率谱密度函数（PSD）的求解方法。读者将学习到如何从实测波浪数据中计算功率谱，包括直接傅里叶变换法、周期图法、Welch法等，并了解各种方法的优缺点以及在数据处理中的注意事项。 本章还会详细介绍几种经典的波浪谱模型，如Pierson-Moskowitz（PM）谱、JONSWAP谱、Bretschneider谱等。这些模型是基于大量的实测数据和理论推导建立的，能够有效地描述不同海况下的波浪能量分布。对于每种谱模型，都将详细介绍其表达式、参数含义以及适用范围，并提供实际应用中的案例说明。例如，PM谱常用于描述无限水深下的风浪，而JONSWAP谱则考虑了风速、风持续时间和风区长度对波浪发展的影响，更适用于近岸海域。 频谱分析不仅能描述波浪的能量分布，还能用于分析波浪的频率和方向信息。本章将介绍如何通过功率谱分析来估算平均波浪周期、谱峰周期等重要参数，并引入波浪方向谱的概念，用于描述波浪能量在不同传播方向上的分布。理解波浪的方向性对于分析船舶在波浪中的运动以及海洋结构物的受力至关重要。 第四章 随机波浪的数学模型 本章将引导读者深入理解随机波浪的数学建模方法。在掌握了统计描述和频谱分析的基础上，本章将介绍如何构建更精细的数学模型来模拟随机波浪的动力学行为。 首先，本章将回顾线性波浪理论，并讨论如何将其推广到随机波浪的情形。通过叠加大量不同频率、幅度和相位的线性波，可以逼近随机波浪的形态。这是一种常用的模拟方法，尤其适用于研究波浪与结构物的线性相互作用。 接着，本章将介绍非线性波浪模型。在某些情况下，特别是当波浪幅度和水深比较大时，非线性效应会变得显著，导致波浪形状不再是简单的叠加，而是呈现出更复杂的形态，如孤立波、陡波等。本章将介绍一些描述非线性随机波浪的数值模型，例如，基于求解非线性薛定谔方程（NLS）或KdV方程的数值方法。 此外，本章还将探讨随机波浪的传播和演化模型。例如，如何利用波浪谱的演化方程来描述波浪在传播过程中能量的传递、增长和衰减。这对于预测波浪在远离生成区域后的变化具有重要意义。 第五章 随机波浪在海洋工程中的应用 本章是本书的核心应用部分，重点阐述随机波浪在海洋工程领域的具体应用。海洋工程是随机波浪理论最广泛的应用领域之一。 首先，本章将详细讨论如何利用随机波浪模型来评估海洋结构物的受力。这包括但不限于：海上平台、石油钻井平台、海上风力发电机基础、码头、防波堤等。读者将学习到如何将随机波浪作为输入，通过动力学模型计算结构物所承受的波浪载荷。这通常涉及频域或时域的动力学分析。 接着，本章将深入探讨随机波浪对海洋结构物稳定性和响应的影响。例如，分析波浪作用下浮式结构的运动响应，如升沉、纵荡、横荡、横摇、纵摇、艏摇等。通过功率谱分析，可以预测结构物在随机波浪中的运动幅度和频率特性。 此外，本章还将介绍随机波浪在近岸工程中的应用，例如，码头和防波堤的设计，以抵御风浪的侵蚀。泥沙输运和海岸侵蚀也与随机波浪密切相关，本章将简要提及这方面的研究。 第六章 随机波浪在水利工程中的应用 本章将随机波浪的分析和应用拓展到水利工程领域。水利工程同样面临着波浪带来的挑战，尤其是在湖泊、水库、河流以及人工水道等环境中。 本章将讨论随机波浪在水库和湖泊中的特性，例如，风吹形成的波浪如何影响水库运行、水工结构物的安全以及水体混合。读者将学习如何根据当地风况和水体特征来预测和分析水库中的随机波浪。 接着，本章将重点介绍随机波浪对水利结构物的影响，如堤坝、溢洪道、闸门、水泵站等。分析波浪作用下的结构物受力、稳定性以及可能出现的冲刷和侵蚀问题。例如，分析波浪对堤坝坝体的侧压力，以及波浪如何引发水库底部或河床的泥沙运动。 此外，本章还将讨论随机波浪在通航水道和港口设计中的作用。例如，如何通过分析航道的波浪环境，来评估船舶通航的安全性，以及如何设计防波堤以减小港区内的波浪扰动。 第七章 随机波浪在土木工程及其他领域的应用 本章将随机波浪的应用进一步扩展到土木工程的其他分支以及其他相关领域。 在土木工程方面，本章将讨论随机波浪对桥梁、隧道等跨海、跨河构筑物的影响。例如，分析波浪对桥墩的冲刷作用，以及波浪对海底隧道结构可能产生的附加载荷。 本章还将提及随机波浪在海岸防护工程中的应用。例如，设计海堤、消浪块、护岸等工程措施，以减缓波浪对海岸的侵蚀。 此外，本章还将简要介绍随机波浪在其他领域的潜在应用，例如，海洋动力学研究、环境监测、海上交通规划、甚至声学和光学在水下传播的研究等方面。通过拓展的案例，展示随机波浪理论的普适性和强大生命力。 第八章 随机波浪的数值模拟与预测 本章将重点介绍用于随机波浪数值模拟和预测的先进技术。随着计算能力的不断提升，数值模拟已经成为研究和预测随机波浪不可或缺的工具。 本章将介绍常用的随机波浪数值模拟方法，包括但不限于：基于线性叠加的傅里叶合成法，能够快速生成符合给定谱特性的随机波浪；基于求解流体力学方程的数值模型，如SPH（光滑粒子动力学）或有限差分/有限元方法，能够更精确地模拟复杂波浪现象，包括非线性效应和波浪与结构的相互作用。 同时，本章还将讨论如何利用数值模型进行波浪预报。例如，将数值模型与气象模型相结合，通过预测风场来模拟未来海上的波浪发展趋势。这对于航海、海上作业和防灾减灾都具有重要意义。 本章还将提及一些常用的商业软件和开源工具，它们能够辅助进行随机波浪的模拟和分析。 第九章 结论与展望 本章对全书内容进行总结，并对随机波浪研究的未来发展方向进行展望。 首先，本书回顾了随机波浪理论的核心内容，从基本概念、统计描述、频谱分析到各种工程应用，为读者提供了一个系统的学习框架。强调了随机波浪理论在现代工程设计和决策中的重要性。 接着，本章将讨论当前随机波浪研究中存在的挑战和机遇。例如，如何更精确地刻画极端波浪事件，如何模拟多相流和耦合效应下的复杂波浪行为，以及如何提高数值模拟的效率和准确性。 最后，本章将展望未来研究方向，例如，人工智能和机器学习在波浪预测和模型优化中的应用，以及对海洋环境变化（如气候变化）对随机波浪影响的研究。这些前沿性的探讨将激发读者对该领域的进一步兴趣。 附录（可选） 本书的附录部分可能包含一些有用的补充材料，例如： 常用波浪谱模型的详细参数列表。 波浪计算常用公式和表格。 相关专业术语的解释。 重要的参考文献列表。 本书特点 内容全面深入： 涵盖了随机波浪从理论基础到工程应用的各个方面。 理论体系严谨： 建立在坚实的数学和物理学基础上。 图文并茂： 丰富的图表和示意图帮助读者理解抽象概念。 案例丰富： 提供了大量实际工程应用案例，增强了理论的实践意义。 适合读者： 适用于海洋工程、水利工程、土木工程等相关专业的本科生、研究生、科研人员以及工程技术人员。 《随机波浪及其工程应用》旨在为读者提供一个系统、深入的学习平台，帮助他们理解和掌握随机波浪这一重要的自然现象，并将其应用于解决实际工程问题，推动相关领域的技术进步。

评分☆☆☆☆☆

《随机波浪及其工程应用》这本书，从一个初学者的角度来审视，它提供了一个非常有价值的入口，去了解那些我们日常生活中接触较少，但却至关重要的科学领域。我特别对其中关于“海浪能发电的挑战与机遇”的章节产生了浓厚的兴趣。都知道海浪蕴藏着巨大的能量，但如何有效地捕捉和利用它，却是一个巨大的工程难题。书中详细介绍了目前国际上各种主流的海浪能发电技术，例如振荡水柱式、斜坡式、浮子式等等，并分析了它们在不同海况下的性能表现。更重要的是，作者结合随机波浪的理论，深入探讨了这些装置在实际运行中会遇到的各种问题，比如波浪的随机性和不确定性对发电效率的影响，以及设备结构如何应对强风巨浪的冲击。读完这部分，我才意识到，开发和利用海浪能并非易事，它需要深入理解海浪的随机特性，并在此基础上进行精密的工程设计和优化。这本书让我对清洁能源的开发有了更深层次的认识，也看到了科技在解决能源危机中的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

在我的认知中，波浪一直是与海洋、与自然之美紧密相连的意象，但《随机波浪及其工程应用》这本书却为我揭示了波浪背后隐藏的科学计算与工程挑战。我特别留意到书中关于“波浪载荷谱的计算与应用”部分。想象一下，一个巨大的海上平台，需要承受来自四面八方、形态各异的波浪冲击，这该是多么复杂的受力分析！作者通过介绍各种载荷谱的计算方法，详细阐述了如何量化波浪对结构的作用力，以及如何基于这些计算结果进行结构设计和安全评估。这让我联想到许多壮观的海洋工程项目，例如跨海大桥、深海钻井平台等，它们的成功建造，离不开对随机波浪的精确理解和科学计算。书中的案例分析，如如何通过模拟不同频率和幅度的波浪，来预测结构的疲劳寿命，以及如何针对性地设计消浪结构，都给我留下了深刻的印象。虽然我无法亲手进行这些复杂的计算，但通过阅读这本书，我能感受到科学家和工程师们为保障这些庞大工程的安全稳定所付出的努力和智慧。

评分☆☆☆☆☆

《随机波浪及其工程应用》这本书，即便是不具备深厚专业背景的读者，也能从中感受到科学的严谨与工程的实用性。我尝试着阅读了其中关于“随机过程理论在波浪模拟中的应用”的章节，虽然一些数学公式看得有些吃力，但作者的讲解思路非常清晰，将抽象的概率论概念一步步引导到对波浪行为的描述。书中的图表也很有帮助，生动地展示了不同类型的波浪模型及其特征，比如斯皮尔伯格谱、布雷克曼谱等，这些术语对我来说是全新的，但通过图示和通俗的解释，我能大概理解它们是如何用来刻画和预测波浪的随机性的。最令我印象深刻的是，书中列举了一些具体的工程案例，例如如何利用随机波浪模型来评估码头结构在不同海况下的受力情况，以及如何优化海上风力发电机的设计以应对复杂的海浪冲击。这种从理论到实践的转化过程，让我觉得科学研究并非只是象牙塔里的理论，而是能够实实在在地解决现实世界中的问题。这本书的价值不仅在于其专业性，更在于它能够激发非专业读者对科学的兴趣，并从中窥见工程领域解决复杂问题的智慧。

评分☆☆☆☆☆

最近在书店偶然翻到一本《随机波浪及其工程应用》，虽然我不是学这个专业的，但书名本身就带着一种神秘感和探索性，让我产生了浓厚的兴趣。书的装帧很简洁，封面上的水波纹设计倒是挺应景的。我平时对自然现象中的一些规律性变化比较着迷，特别是那些看起来杂乱无章但背后却隐藏着数学模型的现象。波浪，尤其是随机波浪，无疑就是这样一种引人遐想的课题。在海边看到的海浪，它们时而汹涌澎湃，时而平静舒缓，看似毫无章法，但我们知道它们的存在必然受到风、洋流、地形等多种因素的影响，并遵循着一定的物理规律。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇了解这些复杂现象背后奥秘的大门。虽然我还没来得及深入阅读，但从目录和一些章节的标题来看，作者显然是做了非常深入的研究，将理论与实际应用紧密结合。特别是“工程应用”这几个字，让我好奇这本书将如何把抽象的随机波浪概念转化为解决实际工程问题的工具。比如，在桥梁设计、海岸防护、海上石油平台建造等方面，理解和预测随机波浪的影响至关重要。这本书可能会为我提供一些全新的视角，让我从一个普通读者的角度去理解这些高深莫测的科学知识，并可能启发我对身边一些自然现象的观察和思考。

评分☆☆☆☆☆

最近有幸翻阅了《随机波浪及其工程应用》一书，其中关于“港口防波堤的优化设计”的内容，让我眼前一亮。作为一名普通读者，我常常在海边看到形态各异的防波堤，它们默默地守护着港口的安全，但其背后蕴含的科学原理却鲜为人知。书中详细阐述了如何利用随机波浪理论来分析和预测波浪对防波堤的冲击力，以及如何通过改变防波堤的结构、材料和坡度，来达到最佳的消浪效果。作者通过引入一些数值模拟和实验数据，生动地展示了不同设计方案的优劣。例如，书中比较了直立式防波堤和斜坡式防波堤在面对不同波浪条件时的表现，以及如何通过增加消能块等措施来进一步提高防波堤的稳定性。这让我认识到，看似简单的防波堤，其设计背后却需要考虑如此多的因素，并且需要经过严谨的科学计算和工程分析。这本书不仅普及了相关的科学知识，更让我对这些默默奉献的工程设施有了更深的敬意，也看到了科学技术在保障我们日常生活中的重要作用。