Modeling Coastal And Offshore Processes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Phil Dyke

出品人:

页数:412

译者:

出版时间:2007-4

价格:$ 80.00

装帧:Pap

isbn号码:9781860946752

丛书系列:

图书标签:

• 海洋工程
• 海岸过程
• 海洋建模
• 数值模拟
• 水动力学
• 波浪
• 潮流
• 沉积物输运
• 环境工程
• 海洋科学

好的，这是一份关于其他主题的图书简介，字数约1500字： 书名：深空导航与星际动力学：跨越光年的工程学 引言 在人类探索的宏伟史诗中，深空不再是遥不可及的梦想，而是待解的工程学难题。本书《深空导航与星际动力学：跨越光年的工程学》并非侧重于近地轨道或月球任务的传统航天动力学，而是将视野投向了太阳系边缘，乃至更远的恒星际空间。它深入剖析了在极端引力场、微小信号延迟和巨大能量需求背景下，实现精确导航、高效变轨和可持续生存所需的尖端技术与理论基础。本书面向对行星际任务、深空探测器设计以及未来星际旅行抱有浓厚兴趣的航空航天工程师、物理学家、高级技术学生以及资深业余爱好者。 第一部分：星际环境的严酷挑战与基础物理 本书的第一部分奠定了理解深空任务复杂性的物理基础。我们首先需要认识到，在数百万公里之外，传统的地面控制系统和实时反馈机制将彻底失效。 第一章：广域引力建模与摄动分析 本章详细探讨了在太阳系尺度上，如何建立精确的N体问题模型。重点分析了太阳、八大行星（及其主要卫星）、矮行星以及大量小行星和柯伊伯带天体对探测器轨道的长期、细微摄动影响。我们采用高阶拉格朗日插值法和数值积分技术，对比了辛积分（Symplectic Integrators）和高斯型积分方法在长期轨道预测中的优劣。特别关注了行星际空间中太阳风压力、辐射压力的累积效应，这些效应在数十年任务中不可忽视。讨论了如何利用“重力助推”（Gravity Assist）技术，不仅是速度的增益，更是对轨道倾角和相位角的精准塑形。 第二章：光速延迟与自主导航范式 通信延迟是深空任务的核心障碍。当信标信号往返需要数小时甚至数天时，任何地面实时干预都是不可能的。本章探讨了“绝对自主导航”（Autonomous Navigation）的理论框架。这包括高精度的载船历书（Ephemeris）存储与更新，基于星光和行星背景的视觉导航系统（Vision-Based Navigation, VBN）的鲁棒性设计。我们详细介绍了如何利用卡尔曼滤波器的扩展形式——无迹卡尔曼滤波器（Unscented Kalman Filter, UKF）或粒子滤波器（Particle Filters），融合来自陀螺仪、加速度计、星敏感器和无线电测距的异构数据，实现亚角秒级别的姿态估计与位置推算。 第二部分：行星际转移与推进效率优化 高效利用燃料是深空任务的生命线。本部分聚焦于如何以最小的ΔV（速度增量）实现复杂的星际转移。 第三章：高能轨道转移技术：霍曼、邦迪与低推力优化 传统的多椭圆霍曼转移在近地轨道非常有效，但在行星际转移中效率低下。本章深入分析了“邦迪轨道”（Bohlin Orbits）和“月球/行星引力辅助弹弓效应”的精确计算。核心内容聚焦于低推力推进技术。我们详细阐述了电推力（离子推进器）和等离子推进器的工作原理，以及如何将连续、微小的推力转化为最优的轨道演化路径。涉及的数学工具包括最优控制理论，特别是庞特里亚金最大值原理在求解最低能耗转移轨迹中的应用。 第四章：引力场穿越：多体动力学与雅可比积分 当探测器接近巨型天体（如木星或土星）时，系统的动力学特性从二体问题急剧转变为复杂的多体问题。本章探讨了混沌动力学在轨道捕获和逃逸中的作用。我们引入了限制性三体问题（Restricted Three-Body Problem, RTBP）的拉格朗日点（Lagrange Points）分析，并扩展到四体或五体情况下的“准周期轨道”（Quasi-Periodic Orbits, QPOs）设计，这些轨道是实现长期、低燃料消耗的“深空信标站”或“观测平台”的关键。 第三部分：星际尺度的生命支持与远距离通信 实现跨越数个天文单位的探测，不仅需要动力学上的突破，更需要在通信和能源供应上实现革命性的进步。 第五章：深空能源系统：核动力与兆瓦级辐射 化学燃料在行星际任务中很快耗尽。本章详尽考察了深空任务的能源供给方案，特别是放射性同位素热电发电机（RTG）和下一代裂变或聚变动力系统（如核热火箭NTR或核电推进NEP）。我们分析了如何在数以千计瓦的功率水平下，管理热负荷、屏蔽高能辐射，并确保关键电子元件的长期可靠性。 第六章：超远距离数据链与量子通信的潜力 距离太阳数百亿公里时，信号强度遵循平方反比定律急剧衰减。本章专注于大型高增益天线阵列的设计、指向精度要求，以及如何通过先进的编码/解码技术（如Turbo码和LDPC码）来提高信噪比。此外，本书还对未来“星际量子纠缠通信”的物理可行性进行了初步的理论评估，探讨了如何绕过经典信号延迟的限制，虽然目前仍处于理论前沿。 结语：迈向奥尔特云与比邻星 《深空导航与星际动力学》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的框架，以理解和设计下一代星际航天器。本书强调理论的严谨性与工程实践的结合，是连接当前航天能力与未来星际探索愿景的重要桥梁。掌握这些知识，是真正实现人类足迹迈向太阳系边界，甚至更远恒星邻域的先决条件。

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这本书的装帧设计确实很吸引人，封面那幅充满动态感的波浪和近海地貌的插图，立刻就抓住了我的眼球。内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰，即便是那些复杂的数学模型图表，也能看得一清二楚，这对于需要反复研读的专业书籍来说，简直是太重要了。我记得我刚翻开它的时候，首先注意到的是目录的编排，逻辑性极强，从基础的流体力学原理过渡到具体的海岸侵蚀案例分析，层层递进，让人感觉作者对整个领域的把握非常到位。特别是关于数值模拟方法的介绍部分，讲解得非常细致，对于我们这些需要将理论应用于实际工程项目的人来说，提供了大量的实操参考。我尤其欣赏作者在阐述复杂公式时所使用的直观类比，它大大降低了理解门槛，让原本枯燥的数学推导过程变得生动起来，这绝不是一本简单的教科书可以比拟的。这本书的排版也做了人性化的处理，页边距适中，方便读者随时做笔记和标记重点，可以看出出版方在细节上确实下足了功夫。总体来说，单从物理感受上，它就已经为一次愉快的学习旅程打下了坚实的基础。

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我在学习过程中发现，这本书在案例分析的选择上体现出了一种明显的地理侧重性，这可能与作者的学术背景密切相关。很多被用作实例的地区都集中在北美和西欧的某些典型海岸线上，例如对切萨皮克湾水动力特性的讨论非常详尽，数据支持也极为充分。这当然使得这些区域的研究分析非常可靠和深入。然而，对于我们这些在亚洲季风区或热带珊瑚礁海岸带工作的研究人员来说，直接套用书中的参数和边界条件往往需要大量的修正和本地化工作，这无疑增加了实际应用中的难度和不确定性。我希望作者能在后续的版本中增加更多不同气候带、不同地质构造下的对比研究，比如关于红树林生态系统对泥沙稳定性的影响，或者在高纬度冰川消融区的海岸动态变化等议题的讨论。现有内容在这些新兴或特定环境下的应用性略显不足，使得这本书在作为全球性参考指南时，少了一份普适性。尽管如此，它提供的基本建模框架仍然是普适的，只是需要读者自行填补特定环境下的“数据空缺”。

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初读此书，我的第一印象是其内容的广度令人称奇，它似乎试图囊括海岸带所有主要的物理过程，从潮汐的驱动力到沉积物的输运机制，无所不包。尤其是关于风暴潮和海浪破碎的章节，作者似乎投入了极大的精力去整合最新的研究成果，引用了大量近十年来的高水平文献，这对于我们这些紧跟学术前沿的研究人员来说，无疑是一份宝贵的资料库。然而，也正因为这种“大而全”的取向，我发现某些特定领域的深入程度略显不足。例如，在提及污染物在近海扩散的模型时，内容略显笼统，缺乏对特定污染物（比如微塑料或石油泄漏）动力学特性的深入探讨。对比我手头其他几本更专注于特定课题的专著，这本书在某些高精度模拟技术的细节上，似乎采取了概述性的处理。尽管如此，这本书的价值在于它提供了一个宏大的、相互关联的知识框架，它能帮助初学者快速建立起一个全面的认知体系，避免陷入某个孤立技术细节的泥潭。总而言之，它更像是一部详尽的“海岸科学百科全书”，而非某一特定领域的“手术刀”。

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这本书的语言风格，坦白说，相当具有挑战性，它完全没有试图去迎合非专业读者的阅读习惯，而是以一种近乎于严谨的学术报告口吻进行叙述。句子结构复杂，充满了各种限定词和从句，需要读者具备扎实的流体力学和微积分基础才能顺畅理解。我记得在阅读关于边界层理论的那一章时，我不得不频繁地停下来，回顾前几章的基础知识，这使得整体阅读进度相对缓慢。不过，这种毫不妥协的严谨性，恰恰是其核心价值所在——它为你呈现的是问题的“原貌”，而不是经过简化的“教学版本”。它强迫读者去进行批判性思考，去质疑每一个假设和简化条件。此外，书中穿插的一些历史案例分析，虽然篇幅不长，但视角独特，它们展示了过去科学家们是如何一步步攻克这些复杂问题的，这在某种程度上激发了我的探索欲。如果你期待一本轻松易读的科普读物，这本书可能会让你感到挫败；但如果你追求的是对科学原理最本真、最不打折扣的阐释，那么它的确值得你投入时间去啃读。

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这本书最大的亮点，在我看来，在于它对“不确定性”的处理态度。在许多工程或科学文献中，对模型误差和输入数据局限性的讨论往往是一笔带过，但在这本书中，作者用了专门的章节来系统地探讨概率论在海洋过程模拟中的应用，以及如何量化和表达模型输出结果的置信区间。这一点对于风险评估和决策支持系统而言至关重要。作者清晰地阐述了高分辨率网格与计算成本之间的权衡取舍，以及不同物理参数对最终结果敏感度的差异。这种对模型局限性的坦诚展示，极大地增强了读者对书中提供结果的信任感，因为它承认了模拟的本质是“近似”，而不是绝对真理。通过这种方式，这本书不仅教会了我如何建立模型，更重要的是，教会了我如何“批判性地使用”模型，如何向决策者清晰地传达模拟结果的可靠程度。这种思维层面的提升，远比记住几个公式本身更有价值，它塑造了一种更负责任的科学研究态度。

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