Lightning Electromagnetics (Electromagnetics Library) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC

作者:Robert Gardner

出品人:

页数:552

译者:

出版时间:1990-05-01

价格:USD 239.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780891169888

丛书系列:

图书标签:

• Electromagnetics
• Lightning
• High-Voltage
• Electrical Engineering
• Physics
• Atmospheric Science
• Power Systems
• Transient Analysis
• Grounding
• Protection

好的，这是一份关于另一本图书的详细简介，该书与《Lightning Electromagnetics (Electromagnetics Library)》无关： --- 《应用数值方法求解偏微分方程》 书籍简介 本书深入探讨了解决工程、物理学以及金融领域常见偏微分方程（PDEs）的各种数值方法。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到高级算法的实现与分析，旨在为读者提供一套全面且实用的数值计算工具箱。 第一部分：数值方法基础与一维问题 本书的开篇部分奠定了数值分析的理论基础。首先，我们回顾了微积分和线性代数中与数值方法密切相关的概念，特别是函数逼近、误差分析和迭代方法的收敛性理论。随后，章节深入探讨了如何将连续的PDEs转化为离散形式。 重点内容包括： 有限差分法（Finite Difference Method, FDM）基础： 详细介绍了泰勒级数展开在构造中心差分、前向差分和后向差分公式中的应用。对于一维的常微分方程（ODEs），如热传导方程（一维傅里叶方程）和一维波动方程，我们展示了显式和隐式欧拉法、Crank-Nicolson方法的推导和稳定性分析。 稳定性与收敛性： 这是数值计算的核心。我们通过冯·诺依曼（Von Neumann）稳定性分析方法，详细评估了不同时间步长和空间步长组合下的数值解的稳定区间，并探讨了这些方法如何逼近真实解（一致性和收敛性）。 第二部分：多维问题的有限差分技术 当问题扩展到二维和三维空间时，网格的划分和方程的离散化变得更加复杂。本部分侧重于处理泊松方程和拉普拉斯方程等稳态问题，以及扩散和对流占主导地位的瞬态问题。 稳态问题求解： 对于二维泊松方程，详细阐述了在笛卡尔坐标系和极坐标系下的五点差分和九点差分格式的构建。重点讨论了如何利用迭代技术，如雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代以及更高效的共轭梯度法（Conjugate Gradient, CG） 和最小残差法（MINRES） 来求解大型稀疏线性系统。 瞬态扩散与对流-扩散问题： 针对瞬态问题，我们引入了交错网格技术和迎风格式（Upwind Scheme）来处理对流项，并探讨了迎风格式带来的数值耗散问题。为克服这些限制，书中还介绍了高阶精度格式，例如三点中心差分与迎风格式的组合，以在保持稳定性的同时提高精度。 第三部分：有限元方法（Finite Element Method, FEM） 有限元方法因其处理复杂几何边界的能力，在固体力学和电磁场分析中占据核心地位。本部分是本书的亮点之一，系统地介绍了FEM的理论框架和实际应用。 理论基础： 阐述了变分原理和弱解（Weak Formulation）的概念。详细推导了Galerkin方法的原理，即通过选择特定的形函数（Shape Functions，通常为多项式插值函数）来近似真实解。 单元构建与装配： 涵盖了从一维线性单元到二维三角形和四边形单元的构建过程。重点分析了刚度矩阵和载荷向量的数值积分，通常采用高斯-勒让德积分法则。 实际应用案例： 以求解二维弹性力学中的应力分布和传热问题为例，展示了如何通过程序代码实现网格划分、单元矩阵的组装以及最终线性系统的求解。特别强调了边界条件的施加方式（Dirichlet和Neumann边界条件）。 第四部分：谱方法与间断有限元方法（Discontinuous Galerkin, DG） 为了追求极高的精度或处理强间断问题，本书引入了更先进的技术。 谱方法（Spectral Methods）： 介绍了全局逼近的概念，特别是傅里叶谱方法和切比雪夫谱方法。分析了这些方法在处理光滑问题时（如Navier-Stokes方程的部分简化形式）能达到的指数级收敛速度。 间断有限元（DG）： 作为FDM和标准FEM的有力补充，DG方法允许单元内部解的不连续性，这使其在捕捉激波、尖锐梯度和处理对流占优问题时表现出色。书中详细介绍了通量（Flux）的计算，包括Lax-Friedrichs和Roe通量分裂在DG框架下的实现。 第五部分：大规模线性系统的求解与高性能计算 数值方法最终归结为求解超大型线性方程组 $Ax=b$。本部分关注效率和可扩展性。 迭代法深入分析： 除了基础的迭代法，本章重点介绍了预处理器（Preconditioning） 的设计与应用，特别是代数多重网格（Algebraic Multigrid, AMG）技术，它是现代工程模拟中加速收敛的关键。 并行计算： 讨论了如何将数值模拟算法映射到并行架构上。涵盖了域分解方法（Domain Decomposition Methods），如Schur补方法和基于重叠/非重叠区域的迭代子空间方法，旨在充分利用多核处理器和GPU资源。 适用对象 本书面向高等院校的物理学、应用数学、航空航天工程、土木工程、机械工程以及计算科学专业的本科高年级学生和研究生。同时，对于需要将先进数值模拟技术应用于工业研发的工程师和研究人员，本书也是一本极具价值的参考资料。每章末尾均附有丰富的习题，并提供了关键算法的伪代码示例，便于读者进行编程实践。 ---

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**第五段评价** 我近期在研究一本关于光子学和集成光学器件的书籍。这本书从更高的频率尺度——光频——来重新审视电磁学原理，重点在于如何将这些原理微缩并集成到芯片上。它的大部分篇幅聚焦于光的衍射极限限制、光线的几何光学近似在微纳尺度下的失效，以及如何利用表面等离子体激元（SPP）或光子晶体来实现超越传统波导的限制。书中对布拉格反射和光栅耦合效率的分析极为细致，它展示了如何通过周期性结构精确地调控光场的传播常数。对于读者来说，掌握这本书意味着要理解如何用电磁理论来指导材料的结构设计，从而控制光在微小空间内的行为。例如，书中对光纤的模式场直径（MFD）和数值孔径（NA）的讨论，是将理论参数直接与器件性能挂钩的典范。这种将电磁学与材料科学和光学工程紧密结合的叙事方式，让人体会到基础理论在尖端技术中的关键作用。

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**第四段评价** 我手边一本关于等离子体物理学的专著，其中有一部分专门探讨了电磁波在非均匀、各向异性等离子体中的传播特性。这本书的视角非常独特，它将经典电磁学的框架嵌入到统计物理和流体力学的背景中去考察。书中详细分析了等离子体中的德拜屏蔽效应，以及如何推导出描述电磁场与带电粒子集体运动耦合的色散关系。不同于处理真空或简单介质的教科书，这里的讨论涉及大量的平行于磁场和垂直于磁场的传播模式，如霍尔波、阿尔芬波等。理解这些波动的关键在于引入了电导率张量和介电常数张量，这些张量完美地捕捉了运动粒子对电磁场的复杂反馈。阅读这些内容，需要对波动方程有更深层次的理解，即理解背景介质本身的动态变化如何重塑了波的传播速度和衰减率。它提供了一种极具洞察力的视角，将电磁现象置于高能、高密度物质的极端环境中进行审视。

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**第三段评价** 最近我沉迷于一本专门研究计算电磁学（CEM）的书籍。这本书完全是以数值方法为核心，几乎没有传统的解析解出现。它的主要内容围绕着有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）以及矩量法（MoM）这三大主流算法的详细实现。书中对于如何将偏微分方程（如亥姆霍兹方程）离散化到计算机可以处理的网格结构上，描述得极为详尽。例如，在讲解FDM时，它会对比前向差分、后向差分和中心差分的精度和稳定性，并讨论如何处理复杂的边界条件，比如吸收边界条件（ABC）或完美匹配层（PML）。读者需要对编程和矩阵运算有相当的熟悉度，因为书中的许多章节都穿插了伪代码或实际的MATLAB/Python实现片段，旨在教会读者如何“跑”出电磁场分布图。这种学习体验是高度实践导向的，它揭示了现代仿真软件背后的数学骨架，而不是停留在纸面上的理论推导，真正体现了现代工程问题求解的复杂性。

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**第一段评价** 最近在物理系图书馆里翻阅了好几本关于经典电磁学的书，大部分内容都围绕着麦克斯韦方程组的经典推导和应用展开，比如静电学、静磁学中的边界条件、电磁波在均匀介质中的传播，以及坡印廷矢量等基础概念的深入讲解。有几本侧重于利用矢量分析来求解复杂的场分布问题，比如在各种几何形状导体上的电荷分布，或是利用格林函数法解决亥姆霍兹方程的特定边值问题。另外，一些教材会花大量篇幅介绍电磁场与物质的相互作用，包括介质的极化、磁化过程，以及在电磁场作用下材料响应的本构关系。这些书的共同点在于，它们都非常扎实地建立在微积分和线性代数的基础上，试图为读者构建一个完整的、宏观的电磁现象图景。阅读这些书籍，最大的收获是对电磁场基本定律的理解加深，能够清晰地辨识出不同物理情境下，电场和磁场是如何相互联系、相互影响的。特别是在处理需要精确计算能量流向和波的偏振特性的章节时，那些详尽的数学推导过程，虽然繁复，但着实令人感受到物理定律的美感与严谨性。

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**第二段评价** 我手头正在看一本关于射频和微波工程的教材，它将电磁理论的应用推向了一个更实际的工程层面。这本书的重点似乎完全偏离了纯粹的理论推导，而是集中在传输线理论，尤其是史密斯圆图的应用。书中详细讲解了阻抗匹配的概念，如何通过串联或并联电容电感来消除反射，实现最大功率传输。此外，它还深入探讨了波导的模式分析，比如矩形波导中的TE和TM模式的截止频率计算，以及这些模式在实际应用中是如何被利用或需要被抑制的。讲解中充满了大量的S参数、散射矩阵的计算，这些都是现代高频电路设计中不可或缺的工具。对于读者来说，理解如何将抽象的麦克斯韦方程转化为可操作的工程参数，是这本书的核心价值所在。阅读它，更像是在学习一种工具的使用手册，而不是在探索物理定律的起源。书中对损耗线和无损线的区别讨论得非常细致，特别是关于衰减常数和相移常数的实际测量方法。

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