数学物理方法

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出版者:北京蓝色畅想图书发行有限公司(原高教)
作者:刘连寿 王正清
出品人:
页数:333
译者:
出版时间:2004-6
价格:24.80元
装帧:
isbn号码:9787040139846
丛书系列:
图书标签:
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  • 偏微分方程
  • 积分变换
  • 复变函数
  • 特殊函数
  • 泛函分析
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  • 电动力学
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具体描述

《数学物理方法》第一版出版已经有10多年,在10多年的教学实践中,《数学物理方法》的材料选取、内容安排和文字叙述得到了充分的检验,广受欢迎。第二版是在吸取最新的教学经验并结合新时期教学要求的基础上对第一版进行修订的结果。在改正第一版中存在的一些错误的同时,该书保留了,原书的一些特点:着重通过和实变量函数性质的对比讲述复变解析函数的性质,按解方程的方法系统讲述数学物理方程。同时,第二版加强了关于鞍点和特殊函数的渐近表达式以及一些特殊函数性质的讨论,补充了双曲贝塞尔函数、爱里方程、复平面上的拉普拉斯变换等在物理上有重要应用的内容。

《数学物理方法》可作为高等院校物理类专业数学物理方法课程教材,也可供其它专业参考。

《计算流体力学基础与应用》 作者:[此处留空,或填写作者姓名] 出版社:[此处留空,或填写出版社名称] 出版日期:[此处留空,或填写出版日期] --- 内容简介 本书系统、深入地介绍了计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)的基本理论、数值方法、求解技术以及在工程领域的实际应用。旨在为读者提供一个从理论基础到实践操作的全面指南,帮助工程技术人员、研究人员和高年级本科生或研究生掌握利用CFD解决复杂流体流动与传热问题的能力。 本书的结构设计兼顾理论的严谨性与应用的实用性,内容组织上层层递进,确保读者能够逐步建立起对CFD核心概念的深刻理解。全书共分为八章,涵盖了CFD的整个技术体系。 第一部分:基础理论与控制方程 (第1-2章) 第1章 流体力学基础与CFD的起源 本章首先回顾了流体力学的基础知识,包括流体的基本性质、连续介质假设以及描述流体运动的基本物理定律。重点阐述了雷诺输运定理(Reynolds Transport Theorem)在推导控制方程中的核心作用。随后,详细介绍了Navier-Stokes方程(不可压缩和可压缩形式)、质量守恒方程、能量守恒方程以及各种本构关系(如牛顿流体假设)。此外,本章还概述了CFD的发展历程、其在现代工程分析中的地位,并辨析了CFD、解析解法和实验方法的异同与互补关系。 第2章 数值方法的基石:离散化技术 本章是进入CFD数值计算的核心。它首先引入了将连续的偏微分方程转化为离散代数方程组的必要性。详细讨论了有限差分法(Finite Difference Method, FDM)的原理,包括泰勒级数展开、截断误差分析、以及不同类型的差分格式(向前、向后、中心差分)及其稳定性与精度分析。随后,深入讲解了有限体积法(Finite Volume Method, FVM)的物理守恒性原理,这是现代商用CFD软件中最常用的方法。本章将对插值格式的选择,如一阶迎风格式与高阶中心格式,进行详尽的对比和评估。 第二部分:求解算法与湍流模型 (第3-5章) 第3章 压力-速度耦合算法 对于不可压缩流体(或低速可压缩流体),压力和速度场是相互耦合的,这是求解Navier-Stokes方程的主要难点之一。本章集中讨论解决此问题的关键算法。详细介绍SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations)算法的完整迭代过程、修正步骤及其在速度-压力校正中的物理意义。随后,扩展讨论PISO(Pressure Implicit Splitting Operator)和SIMPLER算法的结构和适用场景,并分析收敛性加速技术,如欠松弛因子(Under-Relaxation Factor)的应用。 第4章 网格生成与离散化策略 网格(Grid/Mesh)的质量和布局对CFD计算的精度和收敛性至关重要。本章全面覆盖了网格生成技术。详细区分了结构网格(Structured Grid)和非结构网格(Unstructured Grid)的优缺点及生成方法,包括笛卡尔网格、多块结构网格(Chimera/Overlapping Mesh)和基于四面体/多面体的非结构化网格。此外,专题讨论了边界层网格(Boundary Layer Meshing)的特殊处理,如使用$y^+$值的壁面函数技术,以及动网格(Dynamic Meshing)在涉及大变形或运动边界问题中的应用。 第5章 湍流建模与RANS方法 湍流流动是工程中最普遍但最难精确模拟的现象。本章专注于雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-Averaged Navier-Stokes, RANS)方程的推导及其引入的雷诺应力项。系统介绍并比较了主流的湍流模型,包括:零方程模型(代数模型)、一方程模型(如Spalart-Allmaras模型)和双方程模型(如$k-epsilon$模型、 $k-omega$模型及其改进版本SST模型)。重点分析了这些模型在处理壁面近场流动、剪切流和分离流时的适用性和局限性。 第三部分:高级主题与应用 (第6-8章) 第6章 可压缩流与高精度格式 本章处理流体速度接近或超过音速的流动问题。详细介绍如何处理激波(Shock Waves)和稀薄波(Rarefaction Waves)。在数值方法上,本章深入探讨了保证激波捕获稳定性的高分辨率格式,如TVD(Total Variation Diminishing)格式、ENO/WENO格式的构造思想,并讨论了基于黎曼求解器(Riemann Solver)的激波捕捉格式(如Roe格式、AUSM格式)在求解Euler方程和Navier-Stokes方程中的应用。 第7章 高级求解技术与不稳定的流动模拟 本章探讨处理复杂物理现象的先进技术。首先介绍瞬态(Unsteady)流动的求解策略,包括显式和隐式时间积分方法,以及二级和三级时间离散格式。随后,深入探讨大规模湍流模拟的替代方案:大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)的基本原理和Smagorinsky次网格尺度模型。最后,对直接数值模拟(Direct Numerical Simulation, DNS)的计算需求和应用潜力进行展望。 第8章 工程应用案例与后处理 本章侧重于将理论和算法应用于实际工程问题。通过详尽的案例分析,展示如何设置边界条件(如入口速度、出口压力、壁面条件)、选择合适的湍流模型和网格密度。案例涵盖外部空气动力学(翼型绕流阻力与升力计算)、内部流动(管道内流动与泵、风机性能预测)、以及热交换器中的传热分析。此外,本章还详细介绍了CFD结果的后处理技术,包括绘制流线、等值面、速度剖面、计算升阻力系数,以及如何通过量纲分析和无量纲化验证计算结果的可靠性。 --- 本书特色: 1. 理论与代码的桥梁: 每一数值算法的讲解后,都附带了详细的代数方程推导过程,清晰揭示了离散化背后的物理意义。 2. 聚焦现代工程: 大量篇幅用于介绍现代商用软件的核心算法(如FVM和RANS模型),使读者能够更好地理解和驾驭现有工具。 3. 详尽的稳定性分析: 对不同格式的稳定性和收敛性进行了深入探讨,强调了CFD计算中“收敛不等于正确”这一关键认知。 本书不仅是一本教科书,更是一本面向实践的参考手册,是所有致力于利用CFD技术解决复杂工程问题的专业人士的必备读物。

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读后感

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用户评价

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这本书的深度无可置疑,它无疑是领域内的经典参考资料。然而,作为一名希望提升自己解决物理问题能力的读者,我发现它在“启发性”方面有所欠缺。那些真正高明的物理学家,他们是如何“想”到要用拉普拉斯变换来求解瞬态问题的?他们是如何直觉地判断出在这个特定几何形状下,应该使用哪种坐标系来简化方程的?这些深层次的“洞察力”和“直觉的培养”,在书中体现得比较少。作者倾向于展示“如何解”,而不是“为什么选择这个解法”。这使得读者更像一个熟练的操作员,严格按照流程输入参数,得到输出结果,却无法真正领悟到这些数学语言背后的物理哲学。我希望一本“方法”的书,不仅能教我做题,更能教会我如何思考问题。读完后,我确实掌握了求解复杂偏微分方程的技巧,但总觉得离真正掌握“数学物理方法”的精髓——那种将物理直觉转化为精确数学表达的能力——还有相当长的路要走。这本书是座灯塔,光芒万丈,但它矗立得太高了,以至于我这个在海面上的小船,只能仰望着它的光辉,却难以轻易靠近。

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说实话,这本书的排版和印刷质量真的值得称赞,纸张的质感很好,拿在手里有一种沉甸甸的踏实感,这在动辄内容陈旧的理工科教材中是少有的优点。但这并不能掩盖内容本身带来的挫败感。我最大的困扰在于,它似乎默认读者已经完全掌握了复变函数论和线性代数的高级应用,比如厄米算符、特征值分解这些概念,都是一笔带过,直接用于后续的物理模型的建立。这对于我这种需要“复习+学习”的读者来说,简直是灾难。我经常需要停下来,翻到书的后半部分(如果后面有相关的基础回顾的话,但很遗憾,它更像是一个纯粹的“方法论”汇编),或者干脆去查阅其他数学教科书,才能继续往下看。这本书给人的感觉是,它把自己定位成一个“桥梁”,连接着初级物理和前沿研究,但它没有意识到,通往这座桥梁的引路人需要更耐心地牵着读者的手。它更像是一本为已经“毕业”的学生准备的精炼工具箱,而不是一本为“在路上”的人准备的地图。每次合上它,心中都会涌起一种既敬畏又气馁的复杂情绪。

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这本号称“工具书”的教材,拿到手沉甸甸的,翻开目录,扑面而来的是一堆熟悉的又陌生的名词,什么傅里叶变换、拉普拉斯方程、格林函数,看得人眼晕。我当初选这本书,是希望能系统梳理一下大学物理和数学的基础,毕竟很多物理问题的求解都离不开这些高深的数学工具。然而,实际阅读体验却像在攀登一座陡峭的山峰,每一步都走得异常艰难。作者的行文风格非常严谨,简直可以用“板正”来形容,每一个推导过程都力求完备,但这种详尽有时反而成了负担。对于初学者来说,那些抽象的概念和复杂的积分运算,如果没有足够的前置知识储备,很容易陷入“知其然,而不知其所以然”的境地。我花了大量时间去查阅更基础的数学参考书,来理解书里一个看似简单的符号背后的深层含义。例如,在讲到场的理论时,作者直接跳跃到了张量分析,对于像我这样只在普通微积分层面徘徊的读者,这种断裂感非常明显,让人感觉自己像个局外人,只能远远地看着那些数学家们在云端玩着高级的魔术。这本书的价值无疑是巨大的,但它对读者的“门槛”设置得也太高了,更像是一本给研究生甚至科研人员准备的参考手册,而非一本能让大众轻松入门的“方法”指南。

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我尝试从应用的角度去理解书中的内容,希望通过具体的物理模型来消化那些枯燥的数学公式。我记得在尝试解一个关于波动方程的边界值问题时,书中的例题处理得非常精妙,展现了如何利用分离变量法将一个偏微分方程转化为若干个常微分方程,并结合具体的物理限制(边界条件)来确定唯一解。那一瞬间,确实感受到了数学力量的优雅和强大。然而,这种“顿悟”的时刻极其短暂,很快就被接踵而至的复杂积分和无穷级数展开给淹没了。作者似乎更侧重于“证明”和“推导”的完整性,而对“物理图像”的直观解释相对吝啬。比如,当引入某些特殊函数,如勒让德多项式或贝塞尔函数时,它们在空间中振动的物理意义是什么?它们是如何描述特定几何形状下的物理现象的?书中的解释往往停留在数学形式上,缺乏那种能让人在脑海中“看到”物体在特定场中运动的画面感。这使得阅读过程变成了一种机械的计算练习,而不是一场探索自然规律的智力冒险。对于渴望建立清晰物理图像的读者来说,这本书提供的“脚手架”不够结实,更多的是一堆精准的蓝图,但缺少了搭建过程中的现场指导。

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我对这本书的结构组织方式持保留态度。它似乎是按照数学工具的复杂度梯度来安排章节的,从最基础的偏微分方程开始,逐步引入傅里叶分析、格林函数、张量分析等。理论上这是逻辑清晰的,但实际阅读体验却非常跳跃。某些章节的衔接不够平滑,仿佛是把几篇高质量的学术讲义强行装订在了一起。比如,在处理完二维问题后,突然转向三维的球对称或柱对称问题,中间关于坐标系变换和特殊函数选择的过渡显得仓促。我更期待一种“问题驱动”的叙事方式,即提出一个具体的物理问题(比如电磁场中的边界值问题),然后系统地介绍解决这个问题所需的数学工具,这样学习的动机和连贯性会更强。这本书更像是“数学方法大全”,它罗列了所有工具,但没有给我足够多的“使用场景”来操练和巩固。阅读它需要极强的自律性和极高的专注力,任何一次分心都可能导致对后续内容的理解产生偏差,因为后面的推导往往都建立在前面看似不经意的某个假设或展开之上。

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当时用的是未成型粗糙版——李高翔

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关于复变是受到俄罗斯的教材指引,但是经其手上,感觉更加简洁和美丽了。虽然没有严谨证明,但是其中的脉络清晰。读了一个月,才越发觉得书值得反复阅读和思考:其中包含了关于渐进方法的讲解

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当时用的是未成型粗糙版——李高翔

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当时用的是未成型粗糙版——李高翔

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当时用的是未成型粗糙版——李高翔

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