Parabolic Equation Methods for Electromagnetic Wave Propagation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Levy, M.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:110

装帧:

isbn号码:9780852967645

丛书系列:

图书标签:

• 电磁波传播
• 抛物方程
• 数值方法
• 计算电磁学
• 偏微分方程
• 有限差分法
• 有限元法
• 天线
• 微波
• 散射

好的，这是一份关于一本未包含《抛物线方程在电磁波传播中的应用》内容的图书简介： --- 现代流体力学中的复杂湍流建模与模拟 本书内容聚焦于二十一世纪流体力学前沿领域——复杂湍流现象的数学描述、数值模拟及其在工程应用中的挑战与机遇。 本书旨在为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一套系统而深入的知识框架，用以理解和解决涉及湍流的实际问题。 第一部分：湍流基础理论的再审视 湍流是自然界和工程领域中最普遍、最复杂的非线性现象之一。本部分首先回顾了经典湍流理论的基石，如纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程的统计描述、雷诺平均化（RANS）方法及其内在的封闭性问题。然而，本书的核心在于超越传统的线性或简单非线性假设，深入探讨高雷诺数、跨尺度耦合以及非平衡态湍流的物理机制。 我们详尽分析了湍流各向异性和非均匀性的表现形式，特别是涉及边界层分离、大涡结构（Large Eddy Structures, LES）的形成与演化。通过引入谱方法和信息几何的观点来处理湍流的动力学系统，本书批判性地审视了Kolmogorov 1941年理论在接近工程实际的复杂几何体周围的局限性，并引入了多尺度分析框架来捕捉湍流能量在不同尺度间的传递与耗散。 第二部分：先进湍流模型与计算方法 本部分是全书的重点，侧重于描述和实现下一代湍流建模技术，这些技术旨在更准确地捕捉湍流的物理细节，同时保持合理的计算成本。 2.1 大涡模拟（LES）的进阶 本书对LES方法进行了细致的阐述，不仅限于标准的Smagorinsky模型。我们深入探讨了动态模型（Dynamic Modeling）的推导和实现，重点分析了模型系数的时空依赖性。此外，对于高精度需求的应用，如燃烧流动或声学分析，我们详细介绍了混合RANS/LES（DES, IDDES）方法的最新发展，特别是如何有效管理界面处的模型切换，避免虚假的分离和过早的湍流耗散。 2.2 分子动力学与介观方法的融合 在微小尺度或特殊介质中，连续介质假设（即N-S方程）开始失效。本书探讨了如何利用格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）来模拟复杂边界条件下的低马赫数流动。LBM因其内在的并行性和对复杂拓扑结构的适应性，在多孔介质流动和微流控中的应用潜力被重点挖掘。 同时，我们讨论了将直接模拟蒙特卡洛（Direct Simulation Monte Carlo, DSMC）与传统CFD方法耦合的混合方法，这对于研究稀薄气体环境下的气动问题至关重要。 2.3 深度学习在湍流分析中的应用 近年来，人工智能技术为湍流研究带来了革命性的工具。本书专门设置了一章来介绍如何利用物理信息神经网络（PINNs）来发现潜在的低维流体力学流形，从而对高维湍流数据进行降维和预测。我们还探讨了如何使用图神经网络（GNNs）来学习湍流结构之间的非局部相互作用，以期开发出新的、基于数据的湍流模型闭包。这些模型侧重于从高保真数据中提取物理规律，而非仅仅依赖于经验公式。 第三部分：复杂介质与非牛顿流体中的湍流 现实世界中的流动往往发生在复杂的物理环境下。本部分将理论和方法应用于更具挑战性的领域。 3.1 多相流与界面动力学 在涉及气液、固液或气固多相流中，湍流与界面间的相互作用是关键。本书系统分析了欧拉-欧拉（Euler-Euler）、欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）以及相场方法（Phase-Field Method）在捕捉界面演化和气泡/液滴动力学中的优势与局限。特别关注了高密度比情况下的界面稳定性问题。 3.2 非牛顿流体的湍流行为 对于聚合物溶液、泥浆或生物流体等非牛顿流体，其本构关系依赖于剪切率，这使得湍流的结构和能量级串发生显著变化。本书详细推导了适用于这些流体的广义N-S方程，并讨论了粘弹性对湍流剪切层的影响，特别是弹性不稳定性和其对混合效率的改变。 第四部分：计算挑战与高性能实现 湍流模拟，尤其是LES和DNS（直接数值模拟）的计算成本极高。本部分侧重于面向现代超级计算机的优化技术。 我们讨论了高效的离散化技术，如高阶有限元方法（FEM）和有限体积方法（FVM）在处理剧烈梯度时的收敛性问题。高性能计算（HPC）方面，本书深入探讨了并行化策略，包括域分解技术、负载均衡的挑战，以及如何利用GPU加速器（如CUDA/OpenCL）优化求解器中的线性代数运算，从而将模拟范围推向更高的雷诺数。 --- 本书特色： 本书强调数学严谨性与计算实用性的结合。它不仅提供了丰富的理论推导，更辅以大量的伪代码示例和实际案例分析（例如，航空器尾流、海洋环流中的中尺度涡流、微通道内的生物流体混合），帮助读者将理论知识转化为可操作的计算工具。通过对前沿技术（如PINNs和LBM）的系统介绍，本书致力于培养读者在复杂系统建模方面的创新能力。 ---

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的书，光是封面那种深邃的、略带反光的墨绿色，就透露着一股严谨和深奥的气息。初次翻开时，我立马被那些密密麻麻的数学公式和符号所“淹没”。坦白说，对于我这种主要从事应用层电磁仿真工作的人来说，开篇的基础理论部分简直就是一场高强度的智力马拉松。作者似乎完全没有考虑读者的“接受度”，直接就从麦克斯韦方程组的积分形式出发，一气呵成地推导出了时域和频域下的波动方程，然后迅速聚焦于抛物线方程的引出。这种处理方式非常纯粹，更像是写给理论物理学家或专业数值分析研究者的“教科书”，而不是给工程师的“工具手册”。书中对于各种边界条件的处理，尤其是那种非标准、不规则形状的散射问题，描述得极其详尽，涉及到的傅里叶变换、格林函数以及各种坐标系下的分离变量法，都展现了扎实的数学功底。如果你的目标是深入理解波动在复杂介质中传播的底层机制，并试图从数学本质上去优化数值算法的收敛性和稳定性，那么这本书无疑是一座宝库，但准备好迎接大量的思考和反复查阅参考资料的“煎熬”。我特别欣赏它在引论部分对不同数值方法（如有限差分、有限元、边界元）局限性的客观剖析，而不是一味推销某一种“万能”方法，这种批判性的视角非常难得。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，最大的特点就是“层层递进，步步为营”，但这种递进对于初学者来说是极其不友好的。它不是按照“电磁基础——然后应用”的模式，而是直接跳入“波动方程——然后我们如何用抛物线近似来简化它”。我不得不承认，我得时不时地暂停下来，去回顾之前章节中关于特定坐标系下波动方程分离常数解的细节，否则接下来的内容根本无法理解。不过，一旦跨过初期的障碍，你会发现作者对整个领域的脉络把握得极其清晰。它清晰地划分了抛物线方法适用的物理场景（主要是单向传播，或者弱散射场），并明确指出了其在双向耦合问题上的天然缺陷。在关于“抛物线方程到射线理论”过渡的章节中，作者巧妙地引入了WKB近似，这种处理方式将波动光学与几何光学紧密地连接起来，展现了一种宏观到微观的统一视角。这本书更像是一部“方法论”的专著，而不是一个特定应用领域的百科全书，它提供的思想深度远超一般性的应用指南。

评分☆☆☆☆☆

从一个已经有些年头的工程师的视角来看，这本书的价值并不在于提供最新的软件代码实现，而在于它提供的“思维工具箱”。我发现在处理一些高度非均匀介质的传播问题时，市面上流行的那些“一锅烩”的算法往往会遇到瓶颈，这时，这本书里关于如何根据介质梯度来动态调整抛物线算子系数的讨论，就显得格外有启发性。作者对“近场”和“远场”交界面传播误差的评估方法，提供了一个非常有力的理论依据，让我可以更自信地选择波导的截断位置。它没有提供任何图表来说明“这个参数设置后，仿真结果会更漂亮”，而是用严密的数学逻辑告诉你“为什么这个参数设置，从理论上保证了最小的截断误差”。这种纯粹的、不带任何商业化色彩的学术深度，使得这本书成为了我书架上那种需要时不时拿出来翻阅、重新消化关键推导的“工具书”。它更像是一个睿智的前辈，在你遭遇瓶颈时，不直接给你答案，而是告诉你如何通过最基本的原理，自己去推导出解决问题的核心路径。

评分☆☆☆☆☆

从装帧和排版来看，这本书似乎是上世纪末或本世纪初的版本，纸张偏厚，字号偏小，印刷风格非常“扎实”，缺乏现代教材那种活泼的图示和配色。这使得我阅读时必须依赖外部的笔记本和大量的草稿纸来梳理其复杂的逻辑链条。尽管如此，书中关于数值稳定性分析的部分，尤其是针对抛物线方程的解法在处理强散射体或非常规材料时的病态表现，给予了非常深入的探讨。它没有回避数学模型在极端条件下的失效风险，而是详细分析了数值误差是如何沿着传播路径累积并最终导致解的发散或振荡。我尤其关注了其中关于“虚假反射”的抑制方法，作者介绍了几种基于边界吸收层（PML）的改进型抛物线算子，这些改进点在其他主流文献中并不常见，可以说是作者团队的独到见解。阅读这些内容时，我感觉自己不是在学习一个已有的框架，而是在参与一场关于算法鲁棒性改进的“内部讨论会”。如果你想知道为什么你的FDTD或者FEA在某些复杂场景下突然算不出来或者结果奇形怪状，这本书可能会给你一个非常深刻的、源于偏微分方程数值解理论层面的解释。

评分☆☆☆☆☆

我花了好几个星期才啃完关于抛物线方程在近似求解方面的章节，简直像在攀登一座陡峭的山峰。这本书最让我感到“痛苦”但也最有价值的地方，在于它对“近似”二字的界定和处理。它没有停留在经典的抛物线方程（如Helmholtz方程的某种简化形式），而是深入探讨了各种高阶近似模型，比如那些用于模拟近场到远场的过渡区域传播的修正项。作者对于波前倾斜因子（Skewness Factor）的处理，简直可以说是教科书级别的精细，每一步的泰勒展开都清晰可见，避免了许多现成教材中“一笔带过”的嫌疑。更重要的是，书中不仅仅是罗列公式，它还试图建立不同近似阶数与实际物理误差之间的量化关系，这对于工程上的“够用就好”原则至关重要。例如，在讨论广角传播时，它对比了基于角谱展开的平面波分解与抛物线近似解之间的误差随角度变化的曲线，这种对比分析让抽象的数学概念立刻有了“画面感”。不过，对于习惯了使用商业软件直接输入参数的读者来说，这本书的阅读体验可能过于“学术化”和“反直觉”，它强迫你回到最基本的物理直觉和数学推导上去重新审视你习以为常的仿真结果。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆