计算海岸动力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:林钢

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:2010-10

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787502773816

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• 计算力学5
• 海岸动力学
• 海洋工程
• 水动力学
• 海岸工程
• 数值模拟
• 波浪理论
• 流体力学
• 海岸线演化
• 海洋环境
• 计算流体力学

好的，以下是为您构思的一份图书简介，该书名为《计算海岸动力学》，内容聚焦于海洋工程、地质学和计算科学的交叉领域。 --- 《计算海岸动力学》图书简介 探寻海岸的脉动与未来：一部跨学科的计算方法论 海岸线，地球上最为活跃和动态的地理单元之一，是陆地与海洋能量、物质交换的枢纽。它不仅是人类文明的摇篮与社会经济活动的重要载体，更是全球气候变化影响下最敏感的区域之一。理解和预测海岸的演变规律，对于防灾减灾、资源管理和可持续发展至关重要。然而，海岸动力过程的复杂性——涉及波浪、潮流、泥沙输运、沉积物再悬移以及多种尺度上的相互作用——使得传统解析方法难以有效应对。 《计算海岸动力学》正是在这一背景下应运而生。本书汇集了多学科的尖端研究成果，系统地阐述了如何运用先进的数值模拟和计算技术，来解构和重塑海岸带的复杂物理机制。它不是对现有海岸工程手册的简单复述，而是一部面向未来的方法论指南，旨在为海洋科学家、海岸工程师、环境规划师以及计算科学家提供一套坚实的理论框架和实用的计算工具箱。 结构与核心内容：从理论基石到前沿应用 本书的深度和广度，体现在其清晰的结构和对核心问题的精准把握上。全书共分为六大部分，层层递进，构建了一个完整的计算生态系统。 第一部分：基础理论与数学框架 本部分首先奠定了计算海岸动力学所需的数学基础。重点深入探讨了流体动力学的基本方程组——纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations）在海洋环境中的简化与适用性。随后，本书详细剖析了描述波浪运动的非线性浅水波理论（如Boussinesq方程组）和绕射/破碎模型的适用边界，并引入了海岸动力学中不可或缺的雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方法和更精细的涡旋解析模拟（LES）在高分辨率海岸模拟中的应用。特别值得一提的是，书中对海岸系统中的动量、能量和质量守恒定律在离散化过程中的严格性进行了深入论证，确保了计算模型的物理一致性。 第二部分：空间离散与时间推进技术 计算的精度和效率，直接依赖于空间和时间的离散方法。本书系统对比了有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）和近来广受关注的无网格法（如光滑粒子流体动力学SPH）在处理不规则海岸几何体和复杂自由表面时的优劣。在时间推进方面，本书不仅讨论了显式和隐式时间积分方案，还侧重于分析如何通过自适应时间步长控制策略，高效地捕捉波浪破碎和泥沙运动等瞬态现象，避免数值色散和非物理振荡。 第三部分：泥沙动力学与地貌演变模型 海岸动力学的核心挑战之一在于泥沙输运和地貌响应的耦合。本部分是全书的亮点。它超越了简单的冲淤计算，重点介绍了高阶泥沙输运模型（如二维/三维的床沙输移模型），并详细探讨了泥沙床层响应机制，包括剪切屈服应力、床面起动判据（如Shields图的现代修正形式）和沉积过程的动力学建模。书中特别展示了如何将流场模型与泥沙模型进行双向或单向耦合，以模拟潮汐泄流口、河流入海口以及人工构筑物（如丁坝、防波堤）周围的精细冲淤变化。 第四部分：波浪-结构物相互作用（WSI）的数值模拟 海岸工程的实践需要精确评估波浪荷载和结构物响应。本书深入剖析了描述波浪与固体边界相互作用的计算技术。这包括自由表面与刚体边界的精确追踪技术（如VOF、水平集方法），以及如何利用浸入边界法（IBM）或动网格技术，实现对柔性或可动结构物（如浮式平台、海堤加固）的精确耦合模拟。针对波浪破碎和反射问题，书中提供了如何构建高保真边界条件和吸收边界的方法论。 第五部分：多相流与污染物输运模型 现代海岸带管理日益关注水质和生态健康。本部分将计算方法拓展至海岸带的多相流系统。重点讨论了气液两相流在风浪生成过程中的作用，以及污染物（如油污、悬浮颗粒物）在复杂流场中的对流-扩散过程。书中提供了多种拉格朗日粒子追踪方法与欧拉网格方法的混合方案，用于模拟污染物在潮间带、河口湾等低速区域的滞留和迁移规律。 第六部分：高性能计算与数据驱动方法 面对日益精细的模拟需求，计算效率成为关键瓶颈。本书的最后一部分聚焦于计算方法的“工程化”。它详细介绍了如何利用GPU加速、并行计算架构（MPI/OpenMP）优化现有的海岸动力学求解器。同时，本书也展望了计算海岸动力学的前沿趋势，如利用机器学习（ML）和人工智能（AI）技术，从大量观测数据中提取物理规律，辅助或校正高分辨率模型的参数化，实现更快速、更可靠的短期预报与长期预测。 适用读者对象 《计算海岸动力学》不仅仅是一本教科书，更是一份面向科研前沿的工具手册。它适用于： 海洋工程与海岸工程专业的研究生和高年级本科生： 作为深入学习数值模拟方法的权威参考。 从事海岸带规划、环境评估与防灾减灾工作的工程师和技术人员： 提供了理解和应用现有商业软件或自主开发模型的理论深度。 计算流体力学（CFD）专家： 提供了将成熟的CFD技术应用于复杂自由表面和泥沙相互作用领域的具体指导。 气候变化与海洋科学研究人员： 帮助构建和验证涉及海平面上升、风暴潮和海岸侵蚀的耦合模型。 通过本书的系统学习，读者将能够掌握构建、求解、验证和应用复杂海岸动力学模型的能力，从而在人类活动与自然环境的动态博弈中，做出更科学、更具前瞻性的决策。

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这本书，我得说，完全出乎我的意料。我原本以为它会是一本充斥着枯燥公式和晦涩理论的学术专著，毕竟“计算”和“动力学”这几个词组合在一起，总给人一种远离现实的感觉。然而，当我翻开第一页，就被作者那流畅而富有感染力的叙述所吸引。他没有一开始就抛出复杂的数学模型，而是从一个引人入胜的案例切入，比如某个著名海滩侵蚀的故事，或是某个港口设计所遇到的挑战。通过这个生动的例子，他巧妙地引入了计算方法在理解海岸地貌演变中的重要性。我发现自己能够理解那些看似复杂的概念，因为作者总是能用通俗易懂的类比来解释，比如将海浪的能量比作推动沙粒的“小手”，将海岸线的变化比作一本随着时间不断翻页的书。整本书的逻辑脉络也非常清晰，从基本原理到高级应用，层层递进，让人在不知不觉中就掌握了计算海岸动力学的核心思想。更难能可贵的是，作者在行文中不乏人文关怀，他谈到海岸环境保护的重要性，以及计算模型如何帮助我们更好地预测和应对气候变化对海岸带来的影响。读完这本书，我不仅对计算海岸动力学有了全新的认识，更对我们赖以生存的海岸环境多了一份敬畏和责任感。

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说实话，这本书是我最近读到的，最能够激发我思考的著作之一。我之前对海岸动力学并没有太多深入的了解，只知道海浪会侵蚀沙滩，潮水会改变海岸线。但这本书，通过“计算”这个视角，将我带入了一个全新的领域。作者的写作风格非常独特，他能够将看似枯燥的数学公式和物理原理，巧妙地转化为我们能够理解和想象的场景。例如，在讲解如何模拟海浪能量在海底的传播时，他会用“能量的舞蹈”来形容，让原本抽象的物理过程变得生动有趣。我尤其欣赏书中关于不确定性分析的部分，作者清晰地阐述了在进行海岸动力学预测时，如何考虑到各种随机因素的影响，以及如何量化这种不确定性。这让我意识到，科学预测并非是绝对的真理，而是基于数据和模型的最佳推断。书中对于模型验证的讨论也十分深入，他会详细介绍如何通过实际观测数据来检验模型的准确性，以及如何根据反馈不断优化模型。这种严谨的科学态度，让我对计算海岸动力学这门学科产生了更深的敬意。而且，作者在文章中穿插了许多关于海岸治理的案例分析，比如如何利用计算模型来评估不同防洪措施的有效性，或者如何预测气候变化对沿海城市带来的长期影响。这些实际的应用让我看到了这门学科的巨大潜力。

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这是一本让人耳目一新的作品，它的出现，在我看来，是对传统海岸科学研究模式的一次有力补充，甚至可以说是革新。在我阅读这本书之前，我对海岸动力学的理解更多停留在宏观的物理现象观察和经验总结层面。然而，“计算”这个词的加入，让我得以窥见一个更加精细化、预测性更强的研究领域。这本书非常成功地做到了，它没有将复杂的计算模型变成晦涩难懂的数学证明，而是以一种近乎“故事化”的方式，层层剥开计算海岸动力学的面纱。我特别喜欢作者在讲解过程中引用的历史案例，比如某个地区因忽视海岸动力学规律而遭受的灾难，以及后来如何通过引入计算方法来规避风险。这些故事不仅仅增加了阅读的趣味性，更深刻地说明了这门学科的实用价值。书中对不同数值模型的介绍，也让我大开眼界，原来我们可以通过精密的计算，模拟出数百年甚至上千年的海岸演变过程。这对于长远规划和环境保护具有极其重要的意义。而且，作者在解释各种计算方法时，总是能恰如其分地联系实际的海岸工程问题，例如如何计算特定海湾的泥沙淤积速度，或者如何设计能够抵御强风暴的海堤。这种学以致用的讲解方式，让我在阅读时既能增长知识，又能激发对实际工程的思考。

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这本书给我的感觉，就像是打开了一扇通往海岸深处的大门。在读这本书之前，我总是觉得海岸的变迁是一种自然而然、难以捉摸的现象。然而，“计算”的加入，让我看到了用科学和逻辑去理解和预测海岸变化的可能。作者的叙事方式非常吸引人，他并没有上来就堆砌技术术语，而是通过一些引人入胜的故事，比如古代航海家如何凭借经验判断航线，以及现代科学家如何利用模型来规划安全的航道，来引入计算在海岸研究中的重要性。我非常喜欢书中关于时间尺度和空间尺度的讨论，作者详细阐述了不同时间尺度（从秒到千年）和不同空间尺度（从厘米到公里）下，海岸动力学研究的侧重点和方法论差异。这让我明白了，海岸的演变是一个复杂多维的过程，需要多角度的审视。书中对于模拟结果的可视化处理也做得非常出色，那些精美的图表和动画，让我能够直观地看到海浪的传播路径、泥沙的输运过程，以及海岸线的变化趋势。这不仅仅是技术上的展示，更是对科学认知的一种升华。而且，作者在文中多次强调了计算模型在决策支持中的作用，比如如何利用模型来评估修建人工岛屿对周边海岸环境的影响，或者如何预测海啸对沿海基础设施的潜在威胁。这些应用场景让我深刻体会到，计算海岸动力学并非仅仅是学术研究，更是关乎人类福祉的重要科学。

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我必须承认，这本书的标题“计算海岸动力学”一开始让我有些望而却步。我自认为对海洋科学有一些基础了解，但“计算”这个词总让我联想到那些令人生畏的编程语言和复杂的算法。然而，这本书完全颠覆了我的这种刻板印象。作者以一种极其巧妙的方式，将枯燥的计算过程融入到生动形象的海岸场景描述之中。他并非简单地罗列公式，而是通过大量引人入胜的图表和实例，将抽象的计算模型具象化。例如，当他解释数值模拟如何预测海浪对堤坝的影响时，他并没有直接给出代码，而是用类似“模拟沙盘”的比喻，让我们直观地看到不同波浪条件下的堤坝受力情况。这种“可视化”的讲解方式，让我在理解复杂计算原理的同时，也能清晰地把握其在实际应用中的价值。我尤其欣赏作者对于不同计算方法的权衡和比较，他会详细分析各种方法的优缺点，以及在何种情况下选择哪种方法更为合适。这让我意识到，计算海岸动力学并非一套放之四海而皆准的公式，而是一门需要根据具体问题灵活运用的科学。书中关于数据处理和模型验证的部分，也给了我很大的启发，让我明白科学研究的严谨性体现在每一个细节之中。

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