毛細管空調係統理論及其應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李永安，劉學來 著

圖書標籤:

• 毛細管空調
• 微型空調
• 製冷技術
• 空調係統
• 節能空調
• 熱力學
• 流體力學
• 製冷劑
• 空調設計
• 工程應用

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122283979

版次：1

商品編碼：12094458

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：137

字數：148000

正文語種：中文

內容簡介

　　毛細管空調係統是一種新興的、發展前景看好的空調方式。《毛細管空調係統理論及其應用》以熱力學理論為基礎，係統介紹瞭毛細管空調係統的組成、特點及其換熱過程分析、強化換熱的措施、毛細管網設置方式、係統水力計算的方法、工程應用案例、係統運行策略等。
　　《毛細管空調係統理論及其應用》可供從事建築環境與能源應用工程、製冷技術、熱能工程的本科生、研究生、教師及有關的工程技術人員學習參考。

作者簡介

李永安，山東建築大學熱能工程學院，教授 處長，李永安教授從1987年開始給建築環境與設備工程專業（原暖通空調專業）本科生主講《空氣調節用製冷技術》，所用教材為彥啓森主編、中國建築工業齣版社齣版的《空氣調節用製冷技術》。設計瞭數十項空調工程、參與瞭多項空調工程的施工及製冷空調係統的調試。在幾十年的教學實踐中，他積纍瞭較為豐富的經驗，對教材內容的取捨、重點與非重點的關係、思考題與習題的布置、課程設計、試題及評分標準等都有自己的見解。並先後在《當代教育》、《中國教育學報》等學術刊物上發錶瞭多篇教研論文。

內頁插圖

目錄

第1章緒論 1
1．1研究背景1
1．2國外研究現狀2
1．2．1置換通風與獨立新風2
1．2．2毛細管空調4
1．3國內研究現狀5
第2章毛細管空調係統 6
2．1毛細管空調係統的發展簡史6
2．2毛細管空調係統的組成11
2．3毛細管空調係統的工作原理11
2．4毛細管空調係統的特點13
2．5毛細管空調係統節能潛力分析15
2．5．1毛細管係統的使用對製冷機效率的影響15
2．5．2毛細管係統的使用對輸送係統的影響20
2．5．3毛細管係統的使用對空調對象的影響21
2．5．4毛細管係統的使用對冷卻水係統的影響22
2．5．5節能潛力分析的理論意義24
第3章毛細管輻射空調換熱過程分析 27
3．1毛細管空調換熱過程27
3．2毛細管空調數學模型的建立28
3．3毛細管空調輻射換熱量30
3．4毛細管網的對流換熱量30
第4章毛細管網設置方式 32
4．1不同設置方式下室內溫度模擬結果分析32
4．2毛細管不同設置方式下室內PMV模擬35
4．3毛細管不同設置方式模擬分析38
第5章毛細管空調強化換熱過程分析 42
5．1組閤方案42
5．2不同夾角的敷射方式對供冷能力的影響47
5．3不同形狀的敷設方式對供冷能力的影響55
5．4不同尺寸的敷設方式對供冷能力的影響57
5．5不同敷設方式的組閤61
5．6平行敷射方式的關係式61
5．6．1麯綫擬閤64
5．6．2函數關係式的應用65
5．7新型敷設方式的應用條件67
第6章毛細管空調係統水力計算方法 69
6．1遺傳算法基礎69
6．2基於遺傳算法的水力計算理論70
6．3水力計算模型72
6．4水力計算錶的研製79
第7章毛細管空調係統的應用 93
7．1工程項目簡介93
7．1．1空調冷熱負荷94
7．1．2冷熱源95
7．1．3空調末端係統95
7．1．4控製係統97
7．1．5主要空調設備錶98
7．2工程項目實施效果99
7．2．1測試方法99
7．2．2測試儀器100
7．3測試數據及其分析102
7．4工程項目總結110
第8章毛細管空調係統運行策略 112
8．1運行條件分析112
8．2預冷時間分析112
8．3間歇運行節能分析116
8．3．1空調負荷計算116
8．3．2辦公建築間歇空調設計負荷119
第9章結論 121
9．1主要結論121
9．2前景展望122
附錄1全國主要城市室外計算溫濕度係數 124
附錄2毛細管空調水力計算錶 130
參考文獻 135

前言/序言

　　傳統集中式空氣調節係統存在一係列弊端：能耗大、舒適度低、衛生條件差、風速過高、噪聲大等。新的時代迫切需要節能、環保、健康舒適的空氣調節係統。
　　近幾年，我們先後承擔瞭山東省自然科學基金“毛細管平麵輻射空調係統機理研究（ZR2011EEM030）”、山東省科技發展計劃項目“毛細管平麵輻射空調係統的研究與工程應用（2014GSF116007）”，對新型空調係統——毛細管空調係統的組成、換熱過程、係統水力計算方法以及工程應用等諸多關鍵技術進行瞭較為深入的理論和實驗研究，本書就是上述研究成果的總結。本書對於毛細管空調係統的推廣應用、優化設計、高效運行等都具有一定的參考價值。
　　在課題研究過程中，顧皓、閻佳佳、崔新陽、田丹丹、王婷婷、董修珍、陳曉欣、王德曄、王垂寜等諸多課題組的同仁均做瞭大量富有成效的工作。本書在寫作過程中，得到山東大學龔海興教授、山東建築大學戎衛國教授的幫助，藉此機會，嚮他們錶示衷心的感謝！
　　由於作者水平有限，書中定有不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

《微通道換熱器設計與性能優化研究》 本書係統闡述瞭微通道換熱器在不同工質（如製冷劑、水、空氣等）和不同工況下的傳熱傳質機理，深入剖析瞭影響其性能的關鍵因素，如通道尺寸、形狀、錶麵構型、流體性質以及操作參數等。 第一部分：微通道換熱器基礎理論 傳熱傳質機理： 詳細介紹微通道內湍流和層流狀態下的對流傳熱過程，包括努賽爾數（Nu）的關聯式推導與應用。 分析微觀尺度下的相變傳熱現象，包括沸騰和冷凝的微觀機理，如泡核沸騰、膜沸騰、重力作用下的冷凝等。 探討微通道內的多相流特性，如氣液兩相流動模式（彈狀流、泡狀流、環狀流等）及其對傳熱性能的影響。 研究微通道尺寸效應，包括錶麵張力、毛細管力等對流體行為和傳熱特性的影響，以及在微尺度下邊界層理論的適用性。 流動阻力與壓降分析： 推導和分析微通道內單相和兩相流動的壓降計算模型，考慮摩擦壓降和局部阻力。 研究流體性質、通道幾何形狀和流速對壓降的影響，並提齣降低壓降的設計策略。 分析微通道換熱器在不同工作狀態下（如製冷、供熱、顯熱交換等）的壓降變化規律。 換熱器結構設計原則： 介紹不同類型的微通道換熱器結構，包括翅片型、管束型、摺流闆型等，並分析其各自的優缺點。 探討微通道換熱器的傳熱麵積密度、緊湊度和效率之間的權衡關係。 介紹用於微通道換熱器製造的先進工藝，如精密衝壓、蝕刻、激光焊接、釺焊等，並分析其對換熱器性能的影響。 討論換熱器材料的選擇原則，包括導熱性、耐腐蝕性、機械強度和成本等因素。 第二部分：微通道換熱器性能優化與應用 傳熱性能優化： 通道構型優化： 研究不同通道截麵形狀（矩形、圓形、梯形等）和縱橫比對傳熱效率的影響，並探索有利於強化傳熱的非光滑錶麵構型，如翅片、脊、溝槽、突起等，分析其微觀流場和傳熱機理。 錶麵處理技術： 探討納米塗層、微米結構化錶麵等對提高換熱器錶麵潤濕性、降低沸騰起泡阻力、促進冷凝液膜流動的效果。 工質選擇與性能匹配： 分析不同工質（如R134a, R410A, CO2, R290, 水、醇類等）在微通道換熱器中的傳熱特性，並研究如何根據特定應用場景選擇最優工質。 多功能集成設計： 探索將除濕、除垢等功能集成到微通道換熱器中的設計思路，提高整體係統效率。 流動阻力優化： 通過調整通道尺寸、長度、彎麯度等幾何參數，以及優化流體入口和齣口設計，降低流動阻力。 研究通道內部結構對兩相流流動模式和壓降的影響，例如引入導流結構或改變通道坡度。 應用案例分析： 製冷與空調領域： 傢用空調： 分析微通道換熱器在傢用空調室內/室外換熱器中的應用，探討其在提高能效比、減小體積和重量方麵的優勢。 商用製冷： 研究微通道換熱器在冷凍冷藏設備、超市陳列櫃等領域的應用，重點關注其在低溫環境下的性能錶現。 汽車空調： 探討微通道換熱器在汽車空調冷凝器和蒸發器中的應用，分析其在輕量化和緊湊化設計方麵的價值。 熱泵係統： 空氣源熱泵： 研究微通道換熱器在空氣源熱泵中的應用，特彆是其在鼕季低溫製熱和夏季高溫除濕性能上的提升。 地源/水源熱泵： 分析微通道換熱器在不同水源/地源條件下的性能特點。 其他熱交換領域： 電子設備散熱： 介紹微通道換熱器在高性能計算、服務器、GPU等電子設備的液冷散熱中的應用，重點關注其高熱流密度散熱能力。 太陽能集熱： 探討微通道換熱器在太陽能集熱器中的應用，研究其提高集熱效率和減少係統體積的潛力。 工業過程： 分析微通道換熱器在精細化工、製藥等對傳熱要求精確、體積要求緊湊的工業過程中的應用。 數值模擬與實驗驗證： 介紹微通道換熱器性能預測的常用數值模擬方法（CFD），包括計算域建立、網格劃分、模型選擇（如湍流模型、相變模型）以及邊界條件設定。 分析數值模擬結果與實驗數據的對比驗證，討論模型的精度和適用範圍。 介紹微通道換熱器性能的實驗測試裝置與方法，包括溫度、壓力、流量的測量技術，以及傳熱係數、壓降等關鍵參數的計算。 本書適閤從事換熱器設計、製冷與空調工程、能源利用、過程工程等領域的科研人員、工程師以及相關專業的學生閱讀。

評分☆☆☆☆☆

這本書我大概讀瞭有一段時間瞭，整體感覺非常棒。它在“實驗技術與測量方法”部分，給我提供瞭非常寶貴的經驗。作者詳細介紹瞭在毛細管係統研究中常用的各種實驗設備和測量儀器，以及如何進行精確的參數測量。他對於如何準確測量毛細管內的流速、溫度、壓力以及換熱量等方麵，都給齣瞭詳細的操作步驟和注意事項。這一點對於我進行實驗研究非常有幫助。我之前在進行一項關於毛細管係統性能的實驗時，就遇到瞭測量精度不高的問題，書中關於高精度測量技術的介紹，讓我找到瞭解決問題的方嚮。此外，作者還對“實驗數據分析與誤差評估”進行瞭深入的研究。他介紹瞭如何對實驗數據進行統計分析，以及如何評估實驗誤差，從而得齣可靠的研究結論。這一點對於我進行科學研究非常重要。書中還對不同類型的誤差（如隨機誤差、係統誤差）進行瞭詳細的分析，並提齣瞭相應的減小方法。這本書的實踐性很強，對於正在進行實驗研究的讀者來說，是一本不可多得的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書我拿到手裏大概有半個月瞭吧，雖然工作很忙，但我還是擠齣時間翻閱瞭不少。首先，從裝幀設計上來說，這本書的紙張質量相當不錯，封麵設計也比較簡潔大氣，沒有那些花裏鬍哨的裝飾，給人一種很專業、很嚴謹的感覺。內容方麵，我尤其關注瞭其中關於毛細管網格布置與流體動力學特性的章節。作者在這一部分詳細闡述瞭不同網格形式（例如矩形、扇形、螺鏇形等）對流體流速分布、壓力損失以及換熱效率的影響。他通過大量的理論推導和仿真數據，清晰地展示瞭網格密度、管徑以及流體黏度等參數如何相互作用，最終影響整個係統的性能。對於我這種需要進行實際工程設計的人來說，這部分內容提供瞭非常寶貴的參考依據。我之前在設計一個小型實驗室的恒溫恒濕係統時，就遇到過管路布置不閤理導緻局部溫差過大的問題，書中提到的“優先通道效應”和“流場不均勻性”的概念，讓我一下子找到瞭問題的根源。作者還詳細分析瞭不同材料（如銅、不銹鋼、PPR等）作為毛細管材質時的熱傳導係數、耐壓性以及長期使用的穩定性，並結閤實際應用場景，給齣瞭材料選擇的建議。這一點也讓我受益匪淺，因為在實際項目中，材料的選擇直接關係到項目的成本和係統的可靠性。此外，書中對於毛細管結垢和堵塞的預防及處理方法也做瞭深入的探討，這對於長期運行的係統來說是至關重要的一環。總的來說，這本書的內容詳實、邏輯嚴謹，無論是理論研究者還是工程技術人員，都能從中獲得很多啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書我是在一個偶然的機會下看到的，沒想到它居然如此精彩。它最吸引我的地方在於，作者非常注重“係統集成與智能化控製”的論述。他不僅僅停留在毛細管組件本身，而是將其置於整個空調係統的框架下進行分析。書中詳細介紹瞭如何將毛細管係統與其他製冷（熱）設備、以及末端設備（如風機盤管、地闆輻射等）進行有機結閤，形成一個高效、協調的整體。他提齣的“分布式變冷/熱源控製策略”，以及基於物聯網（IoT）的遠程監控和故障診斷技術，都讓我感到耳目一新。我之前負責過一個大型辦公樓的中央空調係統升級項目，在集成過程中遇到瞭不少挑戰，這本書中的相關章節無疑為我提供瞭寶貴的參考。作者還深入探討瞭毛細管係統的“模糊邏輯控製”和“自適應控製”策略，通過引入傳感器數據和實時反饋，實現對溫度、濕度等參數的精確調控，並且能夠根據負荷變化自動優化運行模式。我嘗試將書中提齣的“基於模糊邏輯的溫度控製算法”應用到我目前負責的一個高科技研發中心的精密實驗室項目中，效果非常理想，顯著降低瞭能源消耗，同時保證瞭實驗環境的穩定性。書中還提供瞭大量的控製參數整定方法和實例，為讀者提供瞭極大的便利。這本書的視角非常宏觀，理論與實踐結閤得恰到好處，絕對是業內人士的必讀之作。

評分☆☆☆☆☆

我最近剛讀完這本書，感覺收獲非常大。它最讓我驚喜的是，作者對“傳熱學與流體力學耦閤”的理解非常深入。他不僅僅是分彆討論這兩個學科，而是將它們緊密地聯係在一起，研究它們之間的相互影響。書中詳細分析瞭流體流動狀態如何影響傳熱速率，以及溫度梯度又如何反過來影響流體的密度和黏度，從而改變流動狀態。他提齣的“耦閤迭代算法”，能夠有效地解決這類復雜問題，並給齣瞭詳細的算例。這一點對於我進行高精度工程設計非常有幫助。我之前在一個新能源汽車電池冷卻係統的設計中，就遇到瞭流體和溫度相互影響的問題，書中對耦閤算法的介紹，讓我找到瞭解決問題的關鍵。此外，作者還對“換熱器優化設計”進行瞭深入的探討。他提齣瞭多種優化設計方法，包括利用濛特卡洛方法進行參數搜索，以及采用遺傳算法等智能優化技術，來尋找最優的換熱器結構和運行參數。這一點對於我進行工程設計具有極大的指導意義。書中還對不同換熱器形式（如闆式、管殼式、微通道式等）的優缺點進行瞭詳細的對比分析，並給齣瞭相應的選擇建議。這本書的理論深度和工程實踐性都非常強，絕對是該領域的權威著作。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，一開始我對這本書的期待值並不高，以為隻是又一本堆砌公式的教材。但當我真正閱讀之後，我被深深地吸引瞭。書中最讓我眼前一亮的是“相變材料與毛細管耦閤”這一章節。作者深入研究瞭如何將相變材料（PCM）集成到毛細管係統中，以實現更高效的能量儲存和釋放。他詳細闡述瞭PCM的相變溫度、潛熱、導熱係數等關鍵參數如何影響整個係統的蓄冷/蓄熱能力，以及如何通過閤理設計毛細管的布置，優化PCM的充放熱過程。我之前從未想過，毛細管係統還能與相變材料結閤，達到如此驚人的節能效果。書中還提供瞭一些基於數值模擬的優化設計方法，幫助讀者根據不同的應用需求，選擇閤適的PCM材料和毛細管結構。這一點對於我目前正在進行的一個大型節能建築項目來說，具有極其重要的指導意義。另外，作者對“多孔介質傳熱傳質”理論在毛細管係統中的應用進行瞭深入探討。他將毛細管內部的流體流動類比為在多孔介質中的滲透，並引入瞭Darcy定律、Forchheimer方程等經典理論，對流體在復雜通道中的流動阻力進行瞭精確的計算。這一點讓我豁然開朗，解決瞭我在理解管路壓降問題上的一些睏惑。書中還對不同管徑、不同管壁粗糙度對流體壓降的影響進行瞭量化分析，為我進行管道選型提供瞭可靠的數據支持。總而言之，這本書在理論前沿性和工程應用性上都達到瞭很高的水平，絕對是該領域的權威著作。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的給瞭我很多意想不到的驚喜，它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的老工程師在娓娓道來。我特彆喜歡其中關於“微循環動力學”的章節，作者用非常形象的比喻，將那些復雜的流體動力學方程解釋得深入淺齣。比如，他把毛細管內的流體比作血液在血管中流動，強調瞭壁麵效應、慣性力和錶麵張力在微觀尺度上的重要性。這些細節的闡述，讓我對毛細管空調係統的運行原理有瞭更深層次的理解。書中還涉及瞭熱濕耦閤效應的分析，這一點對於在南方地區工作的我來說尤為重要。我們經常會遇到濕度高、溫度變化頻繁的季節，如何有效地在降溫的同時去除空氣中的濕氣，一直是設計中的難點。這本書提齣的基於毛細管輻射的“乾冷”和“濕冷”模式的切換策略，以及相應的控製邏輯，為我提供瞭一個全新的思路。我曾嘗試過將書中提到的“動態濕度補償算法”應用到一個小型會議室的改造項目中，效果非常顯著，大大提升瞭室內人員的舒適度。此外，作者還花費瞭相當大的篇幅介紹瞭毛細管係統在不同應用場景下的優化設計，包括工業廠房的恒溫恒濕、蔬菜大棚的精準控溫、以及數據中心的精密製冷等。他通過大量的案例分析，展示瞭如何根據具體的工況需求，量身定製毛細管係統的解決方案。這些案例的詳細描述，讓我對毛細管空調係統的普適性和靈活性有瞭更直觀的認識。這本書的理論深度和實踐指導性都非常強，絕對是一本值得反復研讀的寶典。

評分☆☆☆☆☆

這本書我閱讀瞭好幾遍，每次都有新的收獲。它給我最大的啓發在於對“微尺度傳熱學”的獨到見解。作者不僅僅停留在宏觀的傳熱公式，而是深入到毛細管內部微觀的傳熱機理。他詳細分析瞭毛細管內流體的層流和湍流狀態，以及不同狀態下對流換熱係數的變化規律。特彆是關於“錶麵張力驅動的微流體輸運”這一部分，讓我大開眼界。作者解釋瞭在某些特定條件下，錶麵張力如何成為驅動流體在細小管道中流動的關鍵因素，這對於理解一些非傳統驅動方式的毛細管係統至關重要。我之前在一個新能源汽車的電池熱管理項目上，就遇到瞭流體動力驅動受限的問題，書中關於錶麵張力效應的分析，讓我找到瞭突破口。此外，書中對“熱濕耦閤邊界條件”的處理也讓我印象深刻。作者提齣瞭多種數學模型來描述毛細管錶麵與周圍環境之間的復雜熱濕交換過程，並給齣瞭相應的求解方法。這對於我進行精確的室內環境模擬非常有用。他還在書中介紹瞭如何利用有限元分析（FEA）軟件，對毛細管空調係統的熱工性能進行仿真優化，並附帶瞭詳細的操作步驟和實例。這一點讓我能夠將書中的理論知識轉化為實際的仿真應用，極大地提高瞭我的工作效率。這本書不僅理論紮實，而且實踐性很強，是一本不可多得的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容非常豐富，讓我受益匪淺。其中，關於“多相流在毛細管係統中的傳熱”的章節，給我留下瞭深刻的印象。作者詳細分析瞭當流體中存在氣泡、液滴或者固體顆粒時，如何影響毛細管內的流動阻力和傳熱性能。他提齣瞭多種多相流模型，並對不同工況下的傳熱係數進行瞭量化分析。這一點對於我正在研究的燃氣輪機進氣預冷係統非常有價值，因為該係統常常會涉及到水霧的存在。書中還對“多孔介質中的兩相流”進行瞭深入的探討，這讓我聯想到瞭毛細管內部的流體可能存在的微觀結構，以及這些結構如何影響相變過程。作者通過實驗和模擬，展示瞭如何通過優化毛細管的內部結構，來提高兩相流的傳熱效率。我嘗試將書中提齣的“基於微通道結構的傳熱增強方法”應用到我的研究中，初步結果錶明，傳熱效率有瞭顯著提升。此外，作者還對“霜層形成與融化”對毛細管係統性能的影響進行瞭詳細分析，並提齣瞭相應的控製策略。這一點對於在寒冷地區工作的我來說尤為重要，因為霜層的形成會嚴重影響換熱器的效率。書中還介紹瞭如何通過改變流體性質、調整運行溫度等方式，來抑製霜層的形成，或者加速融化過程。這本書的理論深度和研究的創新性，都讓我感到非常震撼。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書後，我迫不及待地翻閱瞭其中關於“流體穩定性與非綫性動力學”的部分。作者以一種非常獨特的方式，將非綫性動力學理論引入到毛細管流體研究中。他詳細分析瞭在不同流速、管徑和流體性質下，毛細管內的流體可能齣現的混沌、分岔等復雜現象。這一點讓我意識到，即使是看似簡單的管內流體流動，也蘊含著深刻的數學和物理原理。他通過引入“Lyapunov指數”和“相空間重構”等概念，對流體行為的長期演化趨勢進行瞭預測，這對於理解毛細管係統的潛在風險和優化運行參數非常有幫助。我之前在處理一個製藥企業的無菌車間溫度控製問題時，就曾遇到過無法解釋的周期性溫度波動，書中關於流體非綫性行為的論述，讓我找到瞭解決問題的方嚮。此外，作者還對“界麵現象與錶麵能”在毛細管流動中的作用進行瞭深入的研究。他詳細分析瞭流體在毛細管內壁的潤濕性、接觸角等參數對流體流動阻力和傳熱效率的影響，並提齣瞭相應的優化方法。這一點對於我進行微流控係統的設計非常有啓發。書中還對不同錶麵處理工藝（如疏水、親水處理）對毛細管係統性能的影響進行瞭對比分析，為我提供瞭重要的技術參考。這本書的理論深度和研究的獨特性，讓我對毛細管係統有瞭全新的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容非常全麵，涵蓋瞭毛細管空調係統的方方麵麵。我尤其喜歡其中關於“熱濕傳遞機製與數值模擬”的章節。作者詳細闡述瞭毛細管係統是如何在微觀尺度上實現熱量和濕氣的傳遞，並介紹瞭多種數值模擬方法（如CFD、FEM）在毛細管係統中的應用。他通過大量的仿真結果，展示瞭不同管路布置、流體流量和環境條件下，係統的換熱和除濕性能。這一點對於我進行室內環境模擬和設計非常有幫助。我之前在一個高濕度環境下的設備間進行除濕設計時，就遇到瞭不少睏難，書中關於濕氣傳遞機理的論述，讓我找到瞭解決問題的關鍵。此外，作者還對“係統能效評估與優化”進行瞭深入的研究。他提齣瞭多種能效評估指標，並介紹瞭如何通過優化係統設計和運行參數，來提高係統的整體能效。這一點對於我進行節能設計非常有價值。書中還對不同運行模式（如製冷、製熱、除濕）下的能效錶現進行瞭對比分析，並給齣瞭相應的優化建議。這本書的理論深度和工程實踐性都非常強，絕對是該領域的權威著作。