An Introduction to Boundary Layer Meteorology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Roland B. Stull

出品人:

页数:688

译者:

出版时间:1988-7-31

价格:GBP 260.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789027727688

丛书系列:

图书标签:

• 大气科学
• atm
• 348
• 气象学
• 边界层气象学
• 大气科学
• 微气象学
• 大气湍流
• 大气稳定度
• 地表过程
• 数值模拟
• 观测技术
• 环境气象学

好的，这是一份关于一本名为《深入流体力学：从基础到前沿应用》的图书的详细简介，此书内容完全不涉及边界层气象学： --- 《深入流体力学：从基础到前沿应用》 内容概要 《深入流体力学：从基础到前沿应用》是一部全面而深入的流体力学教材与参考手册，旨在为工程技术人员、科研人员以及高年级本科生和研究生提供一个坚实而系统的知识框架。本书的核心在于系统地阐述流体运动的物理原理、数学描述以及在现代工程领域中的实际应用，特别关注不可压缩流体和可压缩流体的复杂流动现象，以及先进的数值模拟方法。 本书的结构设计遵循从经典理论到现代计算方法的递进逻辑，确保读者能够逐步建立起对流体力学现象的深刻理解。它不仅仅是理论的堆砌，更注重将抽象的数学模型与具体的工程问题紧密结合。 --- 第一部分：流体力学基础与控制方程 本部分奠定了整个学科的理论基石，详细回顾了流体力学的基本概念、流体的本构关系以及描述流体运动的核心偏微分方程组。 第一章：流体的基本性质与流场描述 本章首先定义了流体（液体和气体）与固体的主要区别，重点讨论了流体的连续介质假设的适用性。随后，深入探讨了流体的基本物理性质，如密度、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力以及压缩性。在描述流场方面，本书细致区分了拉格朗日描述法和欧拉描述法，并引入了流线、迹线和流迹线的概念，为后续的守恒律分析做好铺垫。 第二章：流体运动的控制方程：纳维-斯托克斯方程 本章是全书的理论核心。我们将从牛顿第二定律和质量守恒原理出发，详细推导了适用于粘性流体的动量守恒方程——纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程。推导过程中，对张量表示法进行了必要的介绍，以确保数学描述的严谨性。同时，本章也推导了不可压缩流体的简化形式，并讨论了在不同坐标系（笛卡尔、柱坐标和球坐标）下的方程表达形式。能量守恒方程和状态方程的引入，使得此章的讨论覆盖了热力学效应影响下的流动问题。 第三章：基本流动问题与解析解 在掌握了N-S方程后，本章致力于求解一系列经典且具有解析解的流动问题，这些问题是理解复杂流动的基础。重点内容包括： 粘性流动的基本模型： 泊肃叶流（Poiseuille Flow）和库埃特流（Couette Flow）的精确解及其物理意义的探讨。 不可压缩流动的经典案例： 伯努利方程的严格推导及其在稳态流动中的应用限制。 边界条件与流函数： 讨论了在二维不可压缩流动中，如何利用流函数和涡量来简化N-S方程，并求解了一些简单的无旋流动问题。 --- 第二部分：流动分析与相似性原理 本部分将视角从直接求解方程转向对流动现象的本质分析，引入了无量纲化、相似性理论以及流动失稳的概念。 第四章：无量纲化与相似性分析 本章强调了在工程和实验中无量纲化的重要性。通过引入雷诺数（Reynolds Number, Re）、马赫数（Mach Number, Ma）、傅汝德数（Froude Number, Fr） 等关键无量纲参数，本书解释了如何通过量纲分析（如$pi$定理）来预测和关联不同尺度下流动的相似性。重点分析了雷诺数在决定流动状态（层流与湍流）中的决定性作用。 第五章：流动分离与边界层理论的初步介绍 虽然本书的重点不在于传统气象学中的边界层，但为了处理工程中的粘性效应，本章引入了普兰特尔（Prandtl）的薄边界层理论。此部分聚焦于粘性效应如何集中在靠近固体壁面的狭窄区域，并利用边界层近似对方程进行简化。讨论了压力梯度对流动分离的影响，以及如何利用形状因子（Shape Factor） 来评估分离的倾向性。 第六章：流动失稳与湍流基础 本章探讨了从有序的层流向无序的湍流过渡的机制。通过瑞利-泰勒（Rayleigh-Taylor）失稳和开尔文-亥姆霍兹（Kelvin-Helmholtz）失稳等经典案例，展示了流体失稳的内在物理机制。随后，本书引入了湍流的统计学描述，包括平均量、脉动量、雷诺应力，并对雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的困难性进行了初步的探讨。 --- 第三部分：可压缩流体动力学 本部分专门处理高马赫数流动，即流体密度随速度变化显著的流动，这在航空航天和高速工程中至关重要。 第七章：等熵流动与激波理论 本章专注于等熵（Isentropic）流动。从热力学第二定律出发，推导了气体动力学的基本关系，如声速、马赫数与流速的关系。重点分析了收缩-扩张管道（拉伐尔喷管）中的流动特性，以及临界状态和喉部条件。 第八章：斜激波与正激波 本章深入研究激波（Shock Waves），这是高速流动中最显著的非等熵现象。通过正激波的雷诺-亥姆霍兹（Rankine-Hugoniot）关系式，量化了激波两侧压强、温度和速度的突变。随后，对斜激波的几何结构和影响进行了详细的分析，并介绍了如何利用$ heta-M$图进行斜激波的设计与计算。 第九章：膨胀波与复杂可压缩流场 本章讨论了马赫反射（Mach Reflection）、膨胀波（Expansion Waves），特别是普兰特尔-迈耶（Prandtl-Meyer）转折。这些理论是设计超音速翼型和复杂几何管道的关键工具。 --- 第四部分：数值流体力学（CFD）基础 现代流体力学分析越来越依赖计算工具。本部分旨在为读者提供理解和应用CFD方法的必要数学和算法基础。 第十章：CFD的离散化方法 本章概述了数值模拟的流程，重点介绍如何将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组。详细阐述了有限差分法（FDD）、有限体积法（FVM） 的基本原理和单元构造。针对N-S方程的非线性特性，本书重点讨论了对流项的数值格式（迎风格式、中心差分）及其在保持稳定性和精度的权衡。 第十一章：求解算法与收敛性 本章聚焦于求解线性与非线性代数方程组的算法。对于N-S方程，详细分析了SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations） 算法族的工作流程，包括压力-速度耦合、压力修正方程的建立与求解。同时，深入探讨了网格生成技术（结构网格与非结构网格）对计算结果的影响，以及网格无关性验证的重要性。 第十二章：湍流模型简介与应用案例 基于RANS方程的需要，本章简要介绍了最常用的两方程湍流模型，如$k-epsilon$模型和$k-omega$模型，解释了它们的物理基础和各自的适用范围，特别指出了它们在处理近壁面流动时的局限性。最后，本书通过一个经典的外部绕流算例（如二维翼型绕流），展示了理论、计算与实验数据之间的对比分析，强调了批判性评估计算结果的能力。 --- 读者对象 航空航天、机械、土木、化学工程专业的高年级本科生及研究生。 从事流体设备设计、过程模拟和计算流体力学（CFD）分析的工程师和研究人员。 核心特点 1. 深度与广度兼备： 覆盖从经典解析解到现代数值方法的全光谱内容。 2. 严谨的数学推导： 严格遵循守恒律，确保所有物理方程的推导过程清晰无误。 3. 强调物理直觉： 即使在复杂的数学描述中，也始终引导读者理解背后的物理现象和工程意义。 4. 聚焦工程核心： 重点突出可压缩流动和湍流建模这两个现代工程面临的主要挑战。

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坦白说，我拿到《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》这本书的时候，确实是抱着一种“挑战自我”的心态。我过去在物理和数学方面的基础相对薄弱，对于气象学这样一门高度依赖数学工具的学科，我总是心存畏惧。然而，这本书的出现，极大地改变了我的看法。我惊奇地发现，作者在讲解过程中，虽然涉及到了不少公式和方程，但总能巧妙地将其置于一个清晰的物理背景之下，并且辅以详尽的文字解释，使得我这个“非数学专业人士”也能勉强跟上思路。书中对能量平衡、动量输送等核心概念的阐释，做得尤为出色。我以前总觉得这些只是书本上的概念，但通过书中对地表辐射、感热、潜热等环节的细致描绘，我才真正体会到能量如何在边界层内进行交换和转化，以及这些交换是如何影响近地面的气温、湿度等关键要素的。让我印象深刻的是，作者并没有回避那些复杂的数学推导，而是将其作为理解物理过程的必要工具，并且在关键节点处进行了归纳总结，帮助读者把握重点。即便有些推导过程我需要反复阅读甚至借助外部资料才能完全理解，但整体而言，这本书给予我的收获远远大于我付出的努力。它让我明白，学习科学并非不可能，关键在于找到合适的引导者和恰当的学习方法。

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从我个人的阅读体验来说，《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》这本书给我最直观的感受就是它的“实在”。它不像一些理论书籍那样，只是停留在抽象的概念和公式层面，而是将这些理论与实际观测和测量紧密地结合起来。书中详细介绍了各种用于测量边界层参数的仪器和技术，比如超声风速仪、声雷达、通量塔等等，并且解释了这些仪器是如何工作的，以及它们所能提供的数据类型。我尤其对书中关于涡度相关法（Eddy Covariance）的介绍印象深刻，它是一种直接测量地表与大气之间能量和动量交换的有效方法。通过对这些观测技术的了解，我更加体会到了科学家们为了准确描述边界层过程所付出的努力和智慧。这本书让我认识到，任何科学理论的建立，都离不开严谨的实验数据支持，而数据的获取和分析本身，也是一门充满挑战的学问。

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《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》这本书，对于我这样一位对大气现象充满好奇但又缺乏专业背景的读者来说，简直是一份珍贵的礼物。我一直以来对风的形成感到着迷，不明白为什么风会从高压区流向低压区，为什么会有季风，又为什么在不同的地理环境下风力会有如此大的差异。这本书用极其详尽而又相对易懂的方式，为我揭示了这些现象背后的科学原理。它深入浅出地讲解了梯度风、地转风等概念，以及科里奥利力如何在风的形成中发挥关键作用。我特别喜欢书中关于摩擦力对风的影响的论述。它解释了为什么近地面的风会比高空的风更弱，以及地表粗糙度对风速分布的影响。这些知识不仅让我对风有了更深刻的理解，还让我能够更好地解释日常生活中遇到的各种风的现象。这本书让我觉得，科学不再是遥不可及的，而是能够以一种清晰、有逻辑的方式呈现在我面前。

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在我学习《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》的过程中，我最大的感受就是它对实际应用的重视。这本书不仅仅停留在理论层面，而是花了大量的篇幅来阐述边界层过程在实际问题中的体现。比如，书中对城市边界层和地形边界层的讨论，就让我大开眼界。我一直好奇为什么城市里的空气会比郊区更热，以及山谷里的风又是如何形成的。这本书为我一一解答了这些疑惑。它详细解释了城市下垫面（如混凝土、沥青）如何吸收和储存热量，以及城市建筑结构如何影响空气流动，从而导致“城市热岛效应”。同样，对于地形的影响，书中也给出了深入的分析，包括斜压性、科里奥利力以及地形对风场、温度场的扰动。我特别喜欢书中包含的案例研究，这些案例真实地展示了边界层理论是如何被应用于解决实际问题的，比如空气污染的扩散、风能资源的评估等等。这让我觉得，学习这本书的知识不仅仅是为了满足我的好奇心，更是能够为我理解和解决现实世界中的环境问题提供理论支持。这种理论与实践相结合的教学方式，极大地增强了我学习的动力和兴趣。

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《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》这本书在内容编排上的用心之处，让我非常欣赏。它并非简单地将知识点堆砌，而是通过一个精心设计的学习路径，引导读者逐步深入。我特别喜欢书中关于“局地环流”的章节。它解释了海陆风、山谷风等局地天气现象的成因，以及这些现象如何影响我们日常生活。我过去一直对这些现象感到好奇，但缺乏系统性的解释，而这本书则用清晰的图示和生动的文字，为我描绘了一幅幅生动的景象。例如，它解释了白天太阳辐射导致陆地升温更快，从而引发海风的形成，以及夜晚陆地降温更快，导致陆风的出现。这种对日常现象的科学解释，不仅满足了我的求知欲，还让我对周围的环境有了更深刻的认识。这本书让学习不再是枯燥的，而是充满发现的乐趣。

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不得不说，《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》这本书的结构安排堪称典范。我之前阅读过很多科技书籍，但很少有能做到像它这样条理清晰、逻辑严密的。从宏观到微观，从理论到实践，每一个章节都像是一块精心雕琢的拼图，最终共同构成了对大气边界层完整而深刻的认识。我特别欣赏书中对模型应用的介绍。在现代科学研究中，数值模型扮演着至关重要的角色，而这本书也恰当地融入了这方面的内容。它不仅介绍了不同类型边界层模型的原理和特点，还探讨了模型在模拟和预测边界层现象中的作用。让我受益匪浅的是，书中还讨论了模型的局限性和不确定性，以及如何通过观测数据来验证和改进模型。这种批判性的视角，让我对模型有了更全面、更客观的认识，避免了盲目相信模型结果的误区。此外，书中还包含了不少图表和示意图，这些视觉化的辅助材料极大地降低了理解难度，让那些抽象的物理过程变得直观可感。总而言之，这本书在知识传授的广度和深度上都做得非常出色，并且在学习体验上也能让人感受到作者的用心。

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《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》这本书给我的整体印象是，它就像一位经验丰富、耐心细致的导师，一步步地引领着我探索大气科学的复杂世界。我曾经尝试阅读过一些其他关于气象学的书籍，但很多都过于晦涩难懂，让我望而却步。而这本书，则恰恰相反，它从最基础的定义和概念开始，循序渐进地展开论述。我尤其喜欢书中对于“边界层”这个概念的引入。作者通过一系列生动的例子，比如飞机起飞时受到的空气阻力，或是高楼顶层的风力明显大于地面，来解释边界层的存在和重要性。这种贴近生活、易于理解的引入方式，让我很快就对这个概念产生了直观的认识。随后，书中对边界层内各种物理过程的讲解，如湍流混合、辐射传输、蒸发输送等，也都是在这样的基础上进行的。让我印象深刻的是，书中并没有简单地罗列公式，而是着重解释了这些公式背后所蕴含的物理意义，以及它们是如何相互关联、共同作用的。这种深入浅出的讲解方式，让我感觉自己并不是在死记硬背，而是在真正地理解和掌握这些知识。

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当我认真阅读《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》这本书时，我发现它在讲解一些较为复杂的物理过程时，非常注重循序渐进。它不会一开始就抛出过于深奥的数学模型，而是先从一个基本的概念入手，然后逐步引入相关的理论和方程。我尤其喜欢书中对“湍流扩散”的阐释。我过去对大气中污染物是如何扩散感到困惑，而这本书则为我提供了一个清晰的解释框架。它详细介绍了湍流扩散的机理，包括涡耗散、能量级串等概念，并且探讨了不同大气稳定度条件下扩散效率的差异。我印象深刻的是，书中还讨论了扩散模型在实际应用中的挑战，比如如何准确地确定扩散参数，以及如何处理复杂的下垫面和地形对扩散的影响。这种对实际问题的深入分析，让我觉得这本书不仅具有理论价值，更具有很强的实践指导意义。它让我明白了，科学知识的学习，最终是为了解决现实世界中的问题。

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当我第一次接触到《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》这本书时，我便被它所涵盖的知识范围之广所震撼。它不仅仅局限于某个狭窄的领域，而是以一种系统性的视角，全面地展现了大气边界层的各个方面。书中对各种大气边界层过程的阐述，从最基础的动量和能量输送，到更复杂的化学物质扩散和边界层与云的相互作用，都进行了深入的探讨。我尤其喜欢书中关于边界层高度演化的部分，它解释了白天和夜晚边界层高度的变化规律，以及太阳辐射、地表特征等因素如何影响这种变化。这对于理解我们每天所经历的天气变化，有着非常重要的启示。此外，书中还涉及到了边界层在不同地理环境中的表现，比如海洋边界层、陆地边界层以及冰雪覆盖下的边界层，这些差异性的讨论，让我更加清晰地认识到边界层过程的复杂性和多样性。这本书就像一个宝库，每一次翻阅都能让我有新的发现和感悟，极大地拓展了我的知识视野。

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这本书的封面设计就透露出一种沉稳而严谨的气息，深蓝色的背景搭配着银灰色的文字，仿佛预示着即将展开的这是一场深入探究大气边界层奥秘的学术之旅。我一直对大气科学领域充满兴趣，尤其是那些能够解释我们日常生活中那些看似寻常却又极其复杂的自然现象的理论。风的形成、云的飘移、以及我们感受到的温度变化，这些都与大气边界层有着千丝万缕的联系。在选择阅读材料时，我倾向于那些既有扎实理论基础，又不失生动讲解的书籍。当我第一次翻开《An Introduction to Boundary Layer Meteorology》时，我便被它清晰的逻辑和循序渐进的章节安排所吸引。作者似乎非常理解初学者的困境，从最基本的概念入手，一步步引导读者理解那些看似高深的物理过程。例如，在介绍湍流的形成时，书中并没有直接抛出复杂的数学模型，而是通过生动的类比和直观的图示，让我们感受到空气流动中的那种无序却又充满能量的运动。我尤其欣赏书中对观测方法和数据分析的探讨，这让我认识到，科学理论的建立离不开严谨的实验和细致的观测。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的培养，它鼓励我去思考“为什么”，去质疑，去探索。我期待着通过这本书，能够更深入地理解我们赖以生存的大气层，以及那些塑造我们气候环境的微妙力量。

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写的超级好~~ 靠着这本书，我得了A，若只靠课件就呵呵了

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