Hyperbolic Systems of Balance Laws

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出版者:Springer
作者:Alberto Bressan
出品人:
页数:366
译者:
出版时间:2007-07-01
价格:USD 74.95
装帧:Paperback
isbn号码:9783540721864
丛书系列:
图书标签:
  • 偏微分方程
  • 守恒律
  • 双曲守恒律
  • 数值方法
  • 有限体积法
  • 高阶格式
  • 数值模拟
  • 激波
  • 可压缩流
  • 气体动力学
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具体描述

The present Cime volume includes 4 lecture courses by Bressan, Serre, Zumbrun and Williams and a Tutorial by Bressan on the Center Manifold Theorem. Bressan’s notes start with an extensive review of hyperbolic conservation laws. Then he introduces the vanishing viscosity approach and explains clearly the building blocks of the theory in particular the crucial role of the decomposition by travelling waves. Serre focuses on existence and stability for discrete shock profiles, he reviews the existence both in the rational and in the irrational cases and gives a concise introduction to the use of spectral methods for stability analysis. Finally the lectures by Williams and Zumbrun deal with the stability of multidimensional fronts. Williams’ lectures describe the stability of multidimensional viscous shocks. Zumbrun discusses planar stability for viscous shocks with a realistic physical viscosity, and necessary and sufficient conditions for nonlinear stability.</P>

《流体动力学基础:守恒律的数学模型》 本书深入探讨了流体动力学中至关重要的数学框架——守恒律。通过对质量、动量和能量守恒方程的详细分析,本书为理解和模拟各种流体现象奠定了坚实的基础。 核心内容: 一维守恒律方程组: 本书从最简单的一维守恒律方程组入手,这是许多复杂流体行为的基础模型。我们将详细介绍拟线性双曲方程组的形式,并重点关注其解的性质,例如激波和稀疏波的形成与传播。读者将学习到特征线理论,这是分析和求解这类方程的关键工具。 黎曼问题及其解: 黎曼问题是守恒律方程组中最基本、最重要的初值问题。本书将系统地介绍黎曼问题的构建,以及其精确解的求解方法。我们将详细分析不同状态下黎曼问题的解结构,包括接触间断、激波和稀疏波的组合,并深入探讨这些解如何反映流体的物理行为。 数值方法的探索: 理论分析固然重要,但实际应用离不开高效的数值方法。本书将详细介绍用于求解守恒律方程组的多种数值格式,包括: 有限差分方法: 重点介绍迎风格式、Lax-Friedrichs、Lax-Wendroff 等经典格式,分析它们的精度、稳定性和耗散特性。 有限体积方法: 阐述有限体积法的基本原理,特别是通量函数和黎曼求解器的构建,例如 Roe 格式、Rusanov 格式和 HLLC 格式,以及它们在处理激波和间断方面的优势。 高分辨率格式: 讨论限制器技术(如 MUSCL)和高阶格式(如 WENO)如何提高数值解的精度和鲁棒性,减少数值振荡。 多维守恒律方程组的挑战: 在深入理解一维问题后,本书将视角转向多维守恒律方程组。我们将讨论多维问题在理论和数值方面带来的新挑战,包括: 多维特征结构: 分析多维守恒律方程组的特征结构,以及它们与一维情况的异同。 数值方法的扩展: 探讨如何将一维数值方法推广到多维,以及可能遇到的困难,例如网格对齐、通量计算等。 复杂流动现象的建模: 介绍如何使用多维守恒律方程组来模拟例如激波衍射、多维激波相互作用等复杂流动现象。 应用领域概览: 本书的最后部分将概述守恒律方程组在各个领域的广泛应用,为读者提供更广阔的视野: 气体动力学: 模拟超音速流动、激波管实验、航空航天器绕流等。 等离子体物理: 描述磁流体力学(MHD)现象,如恒星内部流动、磁层动力学等。 地震学: 模拟地震波的传播,分析地壳的动力学行为。 交通流模型: 建立宏观交通流模型,预测交通拥堵的形成和疏散。 材料力学: 模拟材料在冲击载荷下的变形和破坏。 本书特色: 理论与实践并重: 本书不仅提供严谨的数学理论推导,还详细介绍了各种数值方法的实现细节和实际应用案例。 由浅入深: 从最基础的一维问题开始,逐步深入到复杂的多维问题,确保读者能够逐步掌握核心概念。 丰富的例子和习题: 书中穿插了大量计算示例和精心设计的习题,帮助读者巩固所学知识,并培养解决实际问题的能力。 面向广泛读者: 本书适合数学、物理、工程等专业的本科生、研究生以及从事相关领域研究的科研人员和工程师。 通过研读本书,读者将能够深刻理解守恒律方程组的数学本质,掌握分析和求解这些方程的理论方法,并能够运用先进的数值技术来模拟和预测各种复杂的物理现象。

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读后感

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用户评价

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初读这本大部头时,我立刻被它那种宏大叙事的气魄所震撼。作者似乎拥有将最抽象的数学概念转化为可感世界图景的魔力,每一次的理论阐述都像是为读者搭建了一座通往高维空间的阶梯。它并非那种堆砌公式的枯燥教科书,而是通过一系列精心设计的物理情境引入,引导我们逐步深入核心的数学框架。例如,在讨论某一特定边界条件下的非线性演化时,作者并未直接抛出复杂的偏微分方程组,而是先用一个生动的流体力学案例剖析了现象背后的驱动力,然后才将这些驱动力精确地映射到数学符号上。这种“由象入理”的教学方法极大地降低了初学者的门槛,同时也让资深研究者能从中发现新的视角,它成功地架起了理论与实际应用之间的桥梁,让人在理解的狂喜中,不断产生“原来如此”的顿悟感。

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我对这本书的结构组织赞叹不已,它的逻辑推进严丝合缝,仿佛是一部精密运行的钟表。每一章的衔接都经过了深思熟虑,后一个章节总是建立在前一个章节的结论之上,形成一个坚固且不断扩展的知识体系。最难得的是,作者在处理那些极其深奥的核心定理时,展现出了惊人的清晰度和条理性。他没有走捷径,而是完整地呈现了每一步证明的关键逻辑链条,甚至对一些容易产生混淆的代数变换都进行了详细的批注和解释。这使得我即使在面对那些通常需要反复研读才能领会的证明时,也能保持清晰的思路。这种对结构严谨性的执着,让这本书不仅仅是一本参考资料,更像是一本思维训练手册,它训练读者如何进行结构化思考和严密论证,收益远超书本本身涵盖的知识点。

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这本书的语言风格是其最鲜明的特点之一,它融合了学术的精确性与文学的流畅感。虽然主题是高度专业化的,但作者的文字却很少有晦涩难懂的“黑话”,即便是引入了新的数学工具,也会用一种近乎对话的口吻进行介绍,仿佛一位经验丰富的导师在你耳边耐心讲解。例如,当涉及到某些高阶的泛函分析工具时,作者没有直接引用定义,而是先描述了该工具在解决特定问题时的“无能为力”,随后才优雅地引入新的概念来“填补空白”。这种叙事手法极大地增强了阅读的代入感和趣味性,让人感觉自己不是在被动接受知识,而是在和作者一起探索未知的领域。这种充满人性温度的表达方式,在同类专著中是极其罕见的,它让那些冰冷坚硬的数学结构也仿佛拥有了生命和呼吸。

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坦白说,我过去接触过不少关于类似主题的文献,但大多都流于表面或者过于侧重某一个特定的分支,无法形成一个完整的认知全景。而这本著作的价值在于其广度和深度达到了一个完美的平衡点。它不仅详尽地涵盖了该领域的基础公理和核心模型,更深入探讨了在不同物理约束条件下,这些模型的稳定性和渐进行为,并且对前沿的研究方向也给予了足够的篇幅进行概述和批判性分析。作者似乎对这个领域的历史脉络有着深刻的理解,能够在关键节点引用早期学者的思想,并将其与最新的数值模拟结果进行对比,展现了一种超越时空的学术视野。对于任何希望在这个领域内进行深入研究的人来说,这本书提供了一个无可替代的基石和向前的指引,它不仅仅是“一本参考书”,更是该领域内的一座灯塔,指引着探索的方向。

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这本书的装帧设计简直是视觉上的享受,厚重的封面材料传递出一种沉稳而专业的质感,深邃的蓝色调配合烫金的书名,在光线下反射出低调而有力的光泽。内页的纸张选择也极为考究,触感细腻且不易反光,即便是长时间阅读,眼睛也不会感到疲劳。排版布局上,作者和出版商显然下了不少功夫,清晰的字体和合理的行距使得复杂的公式和理论推导得以流畅地呈现,图表的绘制也极为精细,每一个细节都经过仔细打磨,数据点的分布和曲线的走势都一目了然。我特别欣赏它在细节处理上的匠心,比如章节标题的字体变化和页眉页脚的设计,都体现出对读者阅读体验的尊重,让人在翻阅的过程中,能够感受到一种仪式感和对知识的敬畏。这本书的实体书本身,就是一件值得收藏的艺术品,它不仅仅是知识的载体,更是一种阅读体验的升华,让人愿意捧在手中,细细品味。

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