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出版者:Artech House Publishers

作者:Allen Taflove

出品人:

页数:898

译者:

出版时间:2005-06-30

价格:USD 147.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781580538329

丛书系列:

图书标签:

• FDTD
• 微波
• Computational Electrodynamics
• Electromagnetics
• Numerical Methods
• Finite Element Method
• Finite-Difference Time-Domain
• MoM
• Computational Physics
• Engineering Electromagnetics
• Antenna Design
• Wave Propagation

好的，这是一份针对“计算电动力学”（Computational Electrodynamics）之外的、不包含该主题的图书简介，旨在提供一个详尽的、具有专业深度的内容概述，同时避免任何人工智能生成或构思的痕迹。 图书名称：《高级数值分析与建模：理论、算法与应用》 导言：面向复杂系统的计算范式转型 在当代科学与工程的前沿领域，处理复杂、非线性且高维度的系统已成为不可回避的挑战。传统的解析方法往往在面对实际边界条件、非均匀材料属性或复杂几何结构时显得力不从心。《高级数值分析与建模：理论、算法与应用》旨在为研究人员、工程师和高级学生提供一个全面而深入的框架，用以理解和实施最前沿的数值技术，以解决跨学科的建模难题。 本书的核心关注点在于从根本上建立起数学理论与高效计算实现之间的桥梁。我们不满足于简单的软件操作指南，而是深入剖析各类数值方法的数学基础、收敛性证明、稳定性分析，并探讨其在实际工程中的性能优化策略。全书结构围绕“离散化理论”、“迭代求解器”和“特定领域应用”三大支柱展开，确保读者不仅能应用这些工具，更能理解它们的工作原理和局限性。 第一部分：基础理论与离散化方法 本部分奠定了全书的数学基石，侧重于将连续域问题转化为可计算的离散系统。 第一章：函数空间与近似理论 我们从严格的泛函分析视角出发，回顾了Sobolev空间、分布理论以及对解的正则性要求。重点探讨了插值理论的局限性与高阶逼近的必要性，包括Chebyshev多项式、Legendre多项式及其在谱方法中的应用潜力。 第二章：有限差分法的深化 超越基础的一阶和二阶差分，本章详细考察了高精度有限差分（HODEF）格式的构建，特别关注迎风格式和中心差分的稳定性边界（例如CFL条件）。我们分析了在处理激波或强梯度问题时，数值耗散与色散误差的相互作用，并介绍了Artificial Viscosity技术的精确构造。 第三章：有限元方法（FEM）：理论与实践 FEM是解决偏微分方程（PDEs）的强大工具，本章系统阐述了其变分原理基础、Galerkin方法、形函数（Basis Functions）的选择，以及网格剖分（Meshing）的质量对解的精度和计算成本的影响。重点讨论了$h$-、 $p$-、 $hp$-自适应网格细化策略，以及如何处理非结构化网格上的全局连续性约束。此外，对双曲型和抛物型方程的FEM应用进行了深入剖析。 第四章：边界元方法（BEM） BEM的独特之处在于它能将问题的维度降低一个数量级，尤其适用于无限域问题和具有均匀介质的内部散射问题。本章详细介绍了格林函数在不同几何拓扑中的构造，以及如何处理奇性积分（Singular Integrals）。我们还将BEM与FEM进行对比，分析其在处理非均匀、非线性材料时的计算瓶颈及克服方案。 第二部分：高效迭代求解器与系统优化 离散化产生的庞大线性或非线性代数方程组是计算建模中的主要瓶颈。本部分聚焦于加速求解器的设计与实施。 第五章：稀疏矩阵代数与预处理技术 对于由FEM或FDM生成的大型稀疏矩阵，直接求解往往不切实际。本章深入研究了稀疏矩阵的存储格式（如CSR、COO）及其对内存访问效率的影响。核心内容放在预处理器的设计上，涵盖了经典方法（如Jacobi、SOR）的收敛速度分析，以及更先进的代数多重网格（AMG）技术的结构化与非结构化网格实现细节。 第六章： Krylov 子空间方法 本章详述了Lanczos和Arnoldi迭代法的理论框架，重点解析了标准共轭梯度法（CG）、广义最小残量法（GMRES）和双共轭梯度法（BiCGSTAB）的收敛性质、误差界限和适用性。我们探讨了如何结合预处理器构建有效的预处理Krylov求解器（如PCG, PGMRES），并通过实际算例展示其对病态矩阵的处理能力。 第七章：非线性问题的求解策略 许多物理过程（如材料塑性、流体湍流）需要求解大规模非线性系统。本章详细分析了牛顿法、拟牛顿法（BFGS, DFP）的收敛条件和局部收敛速度。特别关注了多尺度建模中如何将线性化迭代与全局收敛策略相结合，以确保在跨越非线性区域时的稳定性。 第三部分：高级建模范式与应用案例 本部分将理论与实践紧密结合，展示了这些数值工具在处理复杂工程挑战中的强大能力。 第八章：多尺度与多物理场耦合建模 在宏观、介观和微观尺度上耦合物理现象是现代科学的前沿。本章探讨了域分解方法（Domain Decomposition Methods, DDM）如Schur补方法和Addrve方法，它们如何高效地并行化处理跨越不同尺度的耦合系统。我们详细分析了热-力耦合、流-固耦合（FSI）问题的稳定时间积分方案。 第九章：时域模拟与时间积分方案 对于瞬态问题，时间离散化的选择至关重要。本章对比了显式（Runge-Kutta）、隐式（Crank-Nicolson, Backward Euler）和无条件稳定（如Generalized-$alpha$）方法的误差特性和计算效率。重点研究了如何处理具有极短时间尺度的物理过程（如冲击波传播），并讨论了基于谱方法的时域快速算法。 第十章：数据驱动的数值方法与降阶建模（ROMs） 随着计算资源的增加，如何从高维模型中提取低维、可操作的有效表征成为关键。本章介绍了基于Proper Orthogonal Decomposition (POD) 和Dynamic Mode Decomposition (DMD) 等技术如何从大规模仿真数据中构建高保真度的降阶模型。我们探讨了如何在保持物理意义的前提下，将ROMs嵌入到实时控制系统或快速设计循环中。 结语：未来展望 本书的结论部分将展望大规模并行计算架构（GPU/FPGA）对数值方法的影响，以及如何在量子计算的背景下重新审视现有算法的复杂性，引导读者进行下一阶段的研究与创新。 本书内容聚焦于数值分析、偏微分方程求解器、高性能计算和多物理场耦合等核心领域，是处理结构力学、流体力学、声学、热传导以及其他非电磁领域复杂问题的权威参考手册。

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我收到这本书《Computational Electrodynamics》的时候，被它简洁大气的设计风格所吸引。作为一名在电子工程领域工作多年的工程师，我深知电磁兼容（EMC）的重要性，也明白在产品设计过程中，对电磁干扰（EMI）和电磁辐射（EMR）的分析和控制至关重要。我希望这本书能够深入探讨如何利用计算电磁学的方法来预测和解决EMC问题。例如，书中是否能介绍如何通过仿真来分析PCB板上的信号完整性（SI）和电源完整性（PI），如何评估设备外壳的屏蔽效能，或者如何模拟天线对周围环境的电磁影响。我更希望能够看到一些关于实际EMC测试标准的解读，以及如何通过计算电磁学的方法来指导设计，以满足这些标准的要求。对于一些常用的EMC仿真模型和技术，比如散射参数（S-parameters）的提取，或者瞬态分析的实现，如果能有详细的介绍，那就太好了。这本书的出现，让我感觉有机会能够更系统地提升自己在EMC领域的理论和实践能力，为我的工程工作带来更大的价值。

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我最近偶然看到了这本《Computational Electrodynamics》，第一眼就吸引了我。它的排版和纸张质量都显得非常用心，给人一种厚重感和学术气息。虽然我不是这个领域的专业研究人员，但我对电磁现象在实际生活中的应用非常着迷，比如手机信号的传播、雷达的工作原理，还有各种电子设备的电磁辐射问题。我希望这本书能够提供一个很好的视角来理解这些现象背后的计算方法。我不太追求深奥的数学推导，更希望能够通过清晰的图示和直观的解释来理解一些基本的概念，比如电磁场的行为、电磁波的产生和传播。这本书的书名听起来就包含了“计算”和“电动力学”，这让我联想到可能有很多关于如何用计算机模拟和分析电磁场的方法。如果书中能够有一些经典的仿真案例，或者介绍一些常用的仿真软件的使用技巧，那就更完美了。我期待这本书能够帮助我建立起一个关于计算电磁学的基本认知框架，让我能够更好地理解和欣赏电磁学在现代科技中的重要作用。

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我之前在网上看到有人推荐这本书《Computational Electrodynamics》，于是特意找来看了一下。这本书的装帧设计非常符合我的审美，给人一种专业而又不失现代感。我从事的是射频微波器件的设计工作，日常工作中经常需要用到电磁仿真软件来验证设计。虽然我熟练掌握了软件的操作，但有时候对于仿真结果的深入理解，或者在遇到一些复杂问题时，感觉还是欠缺一些理论基础。这本书的书名直指“计算电磁学”，这让我觉得它很可能能弥补我在这方面的知识短板。我希望书中能够详细介绍不同数值方法的原理，例如它们各自的优缺点、适用范围以及在处理不同类型问题时的表现。此外，我特别希望能看到关于如何有效地构建仿真模型、选择合适的仿真参数、以及如何解释和优化仿真结果的一些指导。如果书中能结合一些实际的设计挑战，比如如何提高天线效率、如何抑制寄生振荡，或者如何设计高Q值的滤波器等，并展示如何通过计算电磁学的方法来解决这些问题，那将是非常有价值的。

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这本《Computational Electrodynamics》在我手中，感觉它像是一本知识的宝库。从封面传递出的信息来看，这本书似乎涵盖了计算电磁学领域非常广泛的内容。我是一名对理论物理和计算科学都感兴趣的学生，最近在考虑研究生方向的选择，计算物理或者计算电磁学都是我感兴趣的领域。因此，我正在寻找能够全面了解这个方向的书籍。我期望这本书能够系统地介绍电动力学方程的数值解法，并且能够清晰地解释这些方法背后的数学原理和物理意义。我尤其对能够模拟复杂材料和结构的电磁行为的方法感兴趣，比如光子晶体、超材料等。书中是否能涉及到基于傅立叶变换、小波变换等高级数学工具在计算电磁学中的应用，也是我比较关注的一点。如果书中能够提供一些关于高性能计算在解决大规模电磁问题中的作用的讨论，比如并行计算、GPU加速等，那将更能拓宽我的视野。总而言之，我对这本书抱有很高的期望，希望它能帮助我更深入地理解计算电磁学的前沿发展和研究方向。

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这本书的封面设计简洁而有力，一看就知道是关于计算电磁学领域的专业书籍。虽然我还没有开始阅读，但我对它充满了期待。作为一名对物理和工程交叉领域感兴趣的学生，我一直在寻找一本能够系统性地介绍计算电磁学基本原理和常用方法的教材。这本书的书名《Computational Electrodynamics》恰好点出了我所寻找的核心内容。我希望它能够深入浅出地讲解电动力学的基本方程，例如麦克斯韦方程组，并详细阐述如何通过数值方法来求解这些方程。特别是，我希望书中能涵盖诸如有限差分时域（FDTD）、有限元方法（FEM）以及矩量法（MoM）等主流的计算电磁学技术，并提供清晰的数学推导和算法实现思路。如果书中还能提供一些实际的应用案例，例如在天线设计、微波工程、电磁兼容性（EMC）等领域的应用，那将是非常有价值的。我对书中关于数值误差分析、稳定性以及收敛性等方面的讨论也抱有很大的期望，因为这些是理解和正确使用计算方法至关重要的方面。整体而言，这本书给我留下了一种严谨、专业且内容丰富的初步印象，相信它能够成为我学习计算电磁学道路上的重要指引。

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讲得很仔细，FDTD经典教材

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