水波动力学基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吴云岗，陶明德 著

图书标签:

• 水波动力学
• 海洋工程
• 水动力学
• 波浪理论
• 流体力学
• 数值模拟
• 海洋水文
• 海岸工程
• 水工结构
• 计算流体力学

出版社： 复旦大学出版社

ISBN：9787309085525

版次：1

商品编码：10897826

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-11-01

用纸：胶版纸

页数：294

正文语种：中文

内容简介

《水波动力学基础》主要讲述水波的一些基本物理现象，对水波动力学的初步知识进行了详细描述，在理论上涉及线性与非线性水波理论、内波理论、波流相互作用、与海洋物理学有关的旋转流体中的波动理论，还涉及近岸工程的近岸波浪理论等。全书分成8章，内容丰富。从小振幅波理论开始，按浅水中的长波、非线性水波、流动中的波、内波、旋转流体中的波、近岸波浪的顺序分别独立成章，对各种波浪理论做了描述；同时，在数学处理上引入水波动力学中多种应用数学的方法，以解释各种水波的机制和现象，并注意各种理论和方法之间的联系和区别。本书在水波现象描述和水动力学知识的介绍中，尽量体现水波动力学学科本身的特点和规律，以帮助读者建立确实的水波的物理概念以及掌握一些常见的、重要的水波的数学处理方法，为他们今后进一步的工作和研究打下扎实的基础。
《水波动力学基础》可作为高等院校流体力学专业高年级学生的选修课教材和研究生的专业基础课教材，也可供从事物理海洋学、海洋工程、船舶工程、港湾工程、水利工程等教学人员和研究人员参考。

目录

第一章 绪论
§1-1 概述
§1-2 水波的物理要素
§1-3 水波的基本方程

第二章 小振幅波理论
§2-1 水波问题的摄动展开
§2-2 行波和驻波
§2-3 容器中的驻波
§2-4 能量通量和群速度
§2-5 毛细波
§2-6 不定常运动
2-6-1 问题的一般公式
2-6-2 解的积分表达式
2-6-3 Kelvin驻相法
2-6-4 关于结果的讨论
§2-7 群速度的物理意义
§2-8 水波的缓慢调制
§2-9 水波的绕射
§2-10 水波的折射
§2-11 毛细射流的稳定性

第三章 浅水中的长波
§3-1 基本方程
§3-2 Boussinesq方程
§3-3 特征线法
§3-4 孤立波
§3-5 滚浪的形成
§3-6 单斜波
§3-7 变截面水道中的长波
§3-8 静振
§3-9潮汐
3-9-1 引潮力
3-9-2 平衡理论
3-9-3 动力理论

第四章 非线性水波
§4-1 深水中的Gerstner波
§4-2 深水中的Stokes波
§4-3 漂移速度
§4-4 幂级数求解
§4-5 Boussinesq方程和KdV方程
§4-6 Stokes展开
§4-7 椭圆余弦波
§4-8 破坝问题
§4-9 加速平板问题
§4-10 变分方法
附录、（4.4.6）式的证明

第五章 流动中的波
§5-1 一个简单的模型
§5-2 波动的守恒量
5-2-1 质量守恒
5-2-2 动量守恒
5-2-3 能量守恒
5-2-4 一个例子
§5-3 在非均匀流动中的波动解
5-3-1 幂级数求解法
5-3-2 渐近级数求解法
……
第六章 内波
第七章 旋转流体中的波
第八章 近岸带的波浪
参才文献

前言/序言

好的，以下是一份为您量身定制的图书简介，它将围绕《水波动力学基础》这本书的主题，详细阐述其相关领域内的其他重要内容，同时完全避开对该书本身的任何提及。 --- 《海洋工程中的流体动力学：从理论到实践的应用》图书简介 卷首语： 深入海洋，理解流体，驾驭力量。 海洋，这片浩瀚而神秘的蓝色疆域，是人类活动日益扩展的场所。从深海勘探到海上能源开发，从港口航运到海岸防护，无一不依赖于对海洋环境中流体行为的精准理解与有效控制。本书《海洋工程中的流体动力学：从理论到实践的应用》旨在系统、深入地探讨适用于海洋工程领域的流体力学原理及其工程化应用。我们专注于揭示复杂海洋环境下的流体运动规律，为工程师、研究人员及决策者提供一套坚实的理论框架和可靠的计算工具，以应对日益严峻的工程挑战。 本书共分为六大部分，涵盖了从基础理论的严谨推导到尖端数值模拟方法的详细介绍，最终落脚于实际工程案例的分析与设计优化。 第一部分：海洋流体动力学基础理论 本部分致力于构建理解海洋流体现象的数学和物理基础。我们首先回顾经典流体力学中的连续性方程、动量方程（纳维-斯托克斯方程）和能量方程在海洋环境下的形式与简化。重点探讨了在宏大尺度下，科里奥利力和地球自转对流体运动产生的显著影响，这是理解大尺度海洋环流和近岸水动力过程的先决条件。 随后，我们将深入讨论粘性流体理论与边界层理论。粘性效应在近底、近壁以及结构物周围的流动分离现象中扮演关键角色。通过对湍流的深入剖析，我们将介绍湍流的统计特性、经典的湍流模型（如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型）在海洋工程，特别是波浪与结构物相互作用中的适用性与局限性。同时，本书将详述势流理论在处理高频、小振幅流体运动时的优势，并明确指出其在考虑粘性耗散时的修正方法。 第二部分：海洋环境中的环境载荷分析 海洋环境的复杂性在于其动态和随机性。本部分的核心任务是建立准确的环境载荷模型。 风场建模与风载荷计算： 详细阐述了气象学中的边界层风场模型，重点介绍如何利用风谱模型（如德邦（DNV）谱、JONSWAP谱）来描述海上风机和平台所承受的随机风荷载。 水流与洋流模拟： 区别于纯粹的波浪运动，本节详细分析了由潮汐、温盐梯度和风驱动形成的稳定或准稳定洋流场，以及这些流场如何影响水下结构的拖曳力和疲劳评估。 极端载荷的概率分析： 采用极值理论（如Gumbel分布、Weibull分布）来预测百年一遇或千年一遇的极端风速和浪高，为海洋结构的极限状态设计提供概率支撑。 第三部分：流体-结构相互作用（FSI）的建模 这是本书最具工程实践价值的部分之一。我们探讨了流体载荷如何作用于结构物并引起结构响应，以及结构变形反过来如何影响流场。 绕流与绕射理论： 针对规则波浪条件下，将结构物分为小尺度（绕射理论，如Morison方程的适用范围）和大尺度（绕射理论，如Green函数法）。详细推导了二维和三维绕射问题的控制方程及其数值求解思路。 系泊系统动力学： 重点分析了浮式结构物（如FPSO、半潜式平台）在波浪、风和流体共同作用下的六自由度运动响应。介绍了线性化和非线性系泊力模型的建立，以及如何将运动方程耦合到流体载荷模型中进行时域分析。 空化现象与水下噪声： 深入讨论了在高速流体运动（如螺旋桨、涡轮叶片）中，压力降低导致的空化现象的形成、发展及溃灭过程。这对于水下结构物的腐蚀防护和声学特征抑制至关重要。 第四部分：计算流体力学（CFD）在海洋工程中的应用 随着计算能力的提升，CFD已成为解决复杂海洋流体问题的核心工具。本部分着重于高阶CFD方法的选择与应用。 网格生成与离散化技术： 比较了有限体积法（FVM）、有限元法（FEM）和谱方法在处理自由液面问题上的优劣。详细介绍了处理自由液面波动的先进技术，如水平集（Level Set）方法、体积平均法（VOF）以及浸入边界法（IBM）。 动网格与动边界处理： 针对平台晃动、浮标运动等问题，讲解了如何高效地处理随时间变化的结构边界，包括定常/非定常网格重构和ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法。 湍流模型在水动力计算中的校准： 结合实验数据（PIV、LDV），指导读者如何对选定的湍流模型进行参数校准，以确保CFD模拟结果在复杂边界条件下的物理准确性。 第五部分：关键海洋结构物的水动力设计 本部分将理论与实践紧密结合，聚焦于几类典型的海洋工程结构。 固定式平台与导管架结构： 重点分析了波浪对立柱和系杆的周期性冲击载荷，以及在波浪-洋流复合作用下的应力集中问题。 浮式结构物（VLFS/FPSO）的运动响应： 讨论了如何使用频域分析（如WADIS, AQWA等软件的理论基础）快速评估浮体的静水力系数和附加质量、阻尼矩阵，并结合时域模拟验证极端海况下的系泊缆绳张力。 海洋可再生能源系统： 专门辟章讨论了波浪能转换装置（WEC）和潮汐能涡轮机的水动力性能评估，包括如何优化叶片或吸收器的外形以最大化能量捕获效率（增益系数分析）。 第六部分：海岸工程与泥沙动力学 海洋动力学的影响延伸至近岸和水下沉积过程。 浅水波与破碎机理： 详细阐述了浅水效应（波高变小、波长缩短）对波浪传播的影响，以及波浪破碎的临界条件和能量耗散机制。 泥沙输运模型： 介绍了床面剪应力与泥沙运动的耦合关系，包括冲淤计算中的冲蚀、输移（悬移和推移）过程的数学描述，为防波堤、航道维护提供动力学依据。 结论： 《海洋工程中的流体动力学：从理论到实践的应用》不仅仅是一本教科书，更是一部面向工程应用的参考手册。它力求在理论的深度与工程的广度之间搭建一座坚实的桥梁，帮助读者掌握驾驭海洋力量所需的核心知识体系。通过本书的学习，读者将能够独立分析和解决现代海洋工程领域中最具挑战性的流体动力学问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最直接的感受是，它将一个看似非常宏大的学科，拆解成了易于理解的若干部分。作者在处理复杂的概念时，总是能找到一个切入点，让初学者也能逐步掌握。我特别喜欢书中对一些经典实验的引用和分析，这让理论知识变得更加生动有趣，不再是枯燥的公式堆砌。例如，书中在介绍表面张力波时，详细描述了滴水落入平静水面后产生的圆形涟漪，并解释了其传播的物理机制。这种将日常生活中的现象与科学理论相结合的讲解方式，让我觉得学习过程充满了乐趣。此外，作者在解释一些抽象的数学概念时，也常常借助形象的比喻，这极大地降低了理解的门槛。我记得在讲解水波的能量传递时，作者用了一个“波包”的比喻，生动地描绘了能量如何被限制在特定区域内传播。这种巧妙的类比，让我对能量守恒定律在水波系统中的体现有了更深刻的理解。总的来说，这本书在知识的传递方式上，做得非常人性化，既保证了学术的严谨性，又不失趣味性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象。波纹状的蓝色晕染，配合着几道若隐若现的白色水痕，确实直观地传达了“水波”的主题。拿到手中的重量也恰到好处，纸张的触感细腻而不滑腻，散发着一股淡淡的印刷墨香，这在如今充斥着电子书的时代，无疑是一种难得的感官体验。翻开扉页，印在上面的是作者的姓名和出版信息，字体清晰，排版工整，没有丝毫的杂乱感。我特别留意了页眉和页脚的设计，简洁大方，与整体风格统一。在浏览目录时，我对其中一些章节的标题感到非常好奇，例如“瞬态波形的建模与仿真”和“浅水波与深水波的边界条件辨析”。这些术语虽然听起来有些专业，但也预示着本书在理论深度上有所追求，而非泛泛而谈。我开始想象，作者会如何将这些复杂的概念，通过清晰的图示和严谨的推导，呈现给读者。我尤其期待书中是否会涉及一些实际案例的分析，比如海浪的形成机制，或者水坝工程中的水波效应，这会让理论与实践的结合更加紧密，也更能激发我的学习兴趣。总而言之，从书籍的外观和初步的目录预览来看，这本书给我一种既有学术严谨性，又不乏阅读吸引力的感觉。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书主要是被其“动力学”这个词所吸引，我希望能够理解水波是如何产生、传播和演变的。而这本书确实在这方面给了我很大的启发。作者在书中对各种驱动因素，如风力、地震、人工扰动等，如何引发水波的形成进行了详细的论述。我尤其对书中关于海啸成因的分析印象深刻，作者详细阐述了海底地震如何引起巨大的水体位移，进而产生毁灭性的海啸波。书中关于波浪叠加和干涉的讲解，也让我对为什么海面上会有如此复杂多变的波形有了更清晰的认识。我学到了波浪可以通过相互叠加，使得波高增大（建设性干涉），也可能相互抵消（破坏性干涉）。这些理论解释了海面上波浪的复杂性和不可预测性。书中还对不同类型的水波（如重力波、表面张力波、斯托克斯波等）进行了区分和介绍，并分析了它们各自的传播特性和影响因素。这让我意识到，水波并非只有一种形态，而是受到多种物理因素共同作用的结果。整本书的叙述逻辑清晰，层层递进，让我能够从宏观到微观，逐步深入地理解水波的动力学规律。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它在理论的严谨性和逻辑的连贯性上做得非常出色。作者在阐述每一个概念时，都循序渐进，从最基本的原理出发，逐步深入到复杂的模型。我特别喜欢书中对于数学推导的详细讲解，每一处公式的变换都清晰明了，附带的文字解释也准确到位，使得我这个数学基础不算特别扎实的读者，也能跟上思路。书中引用的参考文献也十分丰富，涵盖了该领域的经典著作和最新研究成果，这为我进一步深入学习提供了宝贵的指引。让我印象深刻的是，作者并没有回避一些数学上的难点，而是以一种引导性的方式，帮助读者理解这些抽象的公式背后所蕴含的物理意义。例如，在讲解纳维-斯托克斯方程在水波问题中的应用时，作者花了相当大的篇幅来分析各个项的物理含义，以及它们在不同水波场景下的作用。这种细致入微的处理方式，让我对水波的动力学过程有了更加深刻的认识，不再仅仅停留在表面的现象观察。此外，书中穿插的图解也非常生动形象，它们有效地弥补了纯文字描述可能带来的抽象感，将一些肉眼无法直接观察到的物理现象具象化，极大地提升了阅读效率。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书在介绍各种水波模型时，提供了一个非常全面的视角。从最基础的线性波理论，到非线性的长波和短波模型，几乎涵盖了水波动力学研究的各个重要分支。书中对于不同模型的适用范围和局限性的分析，也十分到位。我尤其欣赏作者对于数学模型与实际观测数据之间联系的探讨，这表明本书不仅仅是停留在理论层面，而是关注如何将理论应用于解决实际问题。我记得书中有一章专门讨论了孤立子在水波传播中的作用，这对我来说是一个全新的概念。作者通过严谨的数学推导和生动的例子，解释了孤立子为何能够保持其形状和速度稳定传播，并且在现实世界中，如信风浪的传播，也能看到其身影。这让我对自然界中一些看似神秘的现象有了更合理的解释。另外，书中对数值模拟方法的介绍也让我获益匪浅。作者详细讲解了几种常用的数值算法，并且分析了它们在处理不同类型水波问题时的优劣。这对于希望将理论知识应用于实际工程计算的读者来说，无疑是一份宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

看上去不错看上去不错

评分☆☆☆☆☆

书很精致，印刷很清晰

评分☆☆☆☆☆

很好的教材.值得收藏.,

评分☆☆☆☆☆

书很精致，印刷很清晰

评分☆☆☆☆☆

详细介绍了水波的经典理论

评分☆☆☆☆☆

看上去不错看上去不错

评分☆☆☆☆☆

很好的教材.值得收藏.,

评分☆☆☆☆☆

印刷质量很一般，真不敢恭维啊。。

评分☆☆☆☆☆

详细介绍了水波的经典理论