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出版者:国防工业出版社（图书发行部）（新时代出版社）

作者:法尔廷森

出品人:

页数:671

译者:崔维成

出版时间:2007-9

价格:168.00元

装帧:

isbn号码:9787118050660

丛书系列:

图书标签:

• 船舶水动力权威Faltinsen
• 科学
• 教授力作
• 技术
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• 水动力学
• 船舶设计
• 海上高速船
• 流体力学
• 船舶工程
• 阻力
• 推进器
• 船体设计
• 波浪力
• 数值模拟

深海探索与潜航技术前沿 内容提要 本书旨在深入探讨当前海洋科学研究领域中最为前沿和关键的几个方向，特别是那些对人类认知深海、开发深海资源以及维护海洋环境具有决定性意义的技术与理论。全书涵盖了从深海环境特性、极端条件下的材料科学应用，到高精度水下探测技术、深海仿生机器人设计，以及海洋能源开发利用的最新进展。重点关注在数千米水深下，如何克服高压、低温、腐蚀等严苛挑战，实现高效、安全的深海作业与科学考察。 --- 第一章：极端深海环境的物理化学特性与建模 本章聚焦于解析人类活动最少、自然状态保留最完好的深海区域（水深超过2000米）所独有的物理和化学环境。 1.1 深海水团的动力学与热力学 详细阐述深海环流的驱动机制，包括全球温盐环流（Thermohaline Circulation）在深层水体输运中的作用。分析深海温度、压强梯度如何影响溶解氧、营养盐和溶解无机碳的垂直分布。引入新的深海水团分类模型，超越传统的基于表层特性的划分方法，着重研究深海低频声速场的时空变化规律，这对水下声学通信和定位至关重要。 1.2 海底高压下的材料行为科学 重点分析在数百个标准大气压（MPa）下，工程材料，特别是金属合金、复合材料和聚合物的力学性能变化。讨论高静水压对晶格结构、疲劳极限以及蠕变速率的影响。引入“压力诱导相变”在深海结构设计中的考量，并介绍用于制造耐压壳体和传感器封装的超高强度陶瓷和新型钛合金的微观结构调控技术。 1.3 深海化学腐蚀与生物污损的复杂交互作用 系统梳理深海特有的化学腐蚀机理，如阴极去极化效应和局部点蚀在低温、低氧环境下的演变。着重研究微生物诱导腐蚀（MIC）在海底管道和设备上的长期影响。此外，探讨深海生物附着（Biofouling）的特殊性——由于生长速率极慢，一旦发生附着，清除难度和对传感器精度影响极大，并介绍无毒、低能耗的防污涂层技术。 --- 第二章：高精度水下感知、导航与通信系统 深海作业的核心挑战之一在于信息获取与传输的可靠性。本章集中于突破传统声学限制，发展多维度、高带宽的水下感知技术。 2.1 水下光学成像与激光雷达技术 深入分析水体散射和吸收对可见光及近红外光传输的限制。介绍基于时间分辨技术（Time-Resolved Imaging）的散射光抑制算法，以提高能见度。重点介绍高功率、窄带宽蓝绿激光雷达（Lidar）在复杂水下地形测绘中的应用，包括其在浑浊水域的穿透能力评估。 2.2 仿生与多模态水下声学传感器阵列 超越传统的线性或平面声纳阵列，本章探讨基于生物学原理（如海豚回声定位系统）设计的非均匀、自适应声学阵列。研究如何融合多频带声学数据（从超低频到超声波）与惯性导航系统（INS）数据，构建高精度的水下定位融合框架。讨论无源声学监测在深海环境噪声源识别中的前沿应用。 2.3 深度学习在水下目标识别中的突破 探讨如何利用卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）处理大规模采集的水下图像和声学数据。重点介绍在缺乏地面真值数据的情况下，如何通过半监督学习和迁移学习方法，训练模型以准确识别深海热液喷口生物群落、海底电缆或失事残骸等特定目标。 --- 第三章：深海机器人与自主作业系统 本章专注于设计、控制和部署能够在极端压力下自主执行复杂任务的潜水器技术。 3.1 超高压适用的软体机器人与执行器 研究利用柔性材料（如硅橡胶、形状记忆合金）制造能够承受数千米水深的软体执行器和抓手。分析其在避免对敏感海底生态系统造成破坏的前提下，进行精细取样或操控的优势。介绍液压驱动与电驱动在深海软体机器人中的集成优化方案。 3.2 自主水下航行器（AUV）的长期续航与能源管理 解决深海AUV受限于电池能量密度的瓶颈。重点分析新型高能量密度固态电池在低温高压下的性能衰减特性。同时，探讨利用深海温差能（Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC）的原理，为长期驻留式水下监测节点提供微弱能量补给的技术路径。 3.3 群体机器人协同与任务分配策略 研究多台AUV或遥控潜水器（ROV）在广阔深海区域内进行协同勘测、数据融合与障碍物规避的分布式控制算法。强调在通信受限的环境下，如何实现局部自治决策与全局任务目标的平衡，特别是在应对突发地质事件（如海底滑坡）时的快速响应机制。 --- 第四章：深海资源勘探与可持续开发技术 本章聚焦于如何在遵循严格的海洋环境保护法规的前提下，有效利用深海矿产资源和生物资源。 4.1 深海多金属结核与硫化物矿体的原位特性评估 阐述利用钻芯分析和电阻率成像技术，对深海富集区（如克拉里恩-克利珀顿带）的矿物组成、赋存状态进行非破坏性原位分析的方法。重点讨论如何量化潜在开采目标与周围沉积物、底栖生物群落的耦合关系，为环境基线建立提供数据支持。 4.2 海底采掘设备的流体力学优化与沉积物再悬浮控制 分析采矿过程（如底拖式采掘）中，流体动力学对采掘效率和环境影响的关键作用。介绍采用可控的射流辅助技术，实现对采掘物料的精确提升，并最小化采掘作业区周围的沉积物羽流（Plume）扩散范围与持续时间的研究成果。 4.3 深海热液生物资源与极端微生物的生物技术潜力 探讨在极端高压、高温和化学还原环境中发现的微生物群落（如超嗜热菌）。分析这些微生物利用的独特生物化学通路，及其在工业酶制备、新型抗生素发现以及碳固定过程研究中的潜在价值，强调在采样和培养过程中维持其天然环境条件的重要性。 --- 结语 本书系统地勾勒了当前深海科学与工程领域面临的核心挑战与技术前沿，旨在为深海技术研发人员、海洋地质学家以及政策制定者提供一个全面、深入的参考框架，指引未来数十年人类向更深、更复杂海洋环境探索的方向。

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我之前读过一些关于船舶结构强度的书籍，那些内容偏重于“坚固性”，而这本书显然更侧重于“速度与效率”。我很好奇，高速船的船体设计如何在满足强度要求的同时，将兴波阻力降到最低？这需要对船艏形状、吃水深度以及船尾的流线型处理有极为精细的控制。我特别关注那些关于“空泡效应”的章节。高速螺旋桨在工作时产生的空泡如何影响推进效率和船体振动？如何通过优化螺旋桨的几何形状或者使用特殊材料来控制或利用这些空泡，以实现更高效的推进？我希望书中能够提供一些清晰的对比图表，展示不同船型在相同功率下，其阻力系数的变化曲线，这样能直观地看出哪些设计思路是真正有效的。这本书如果能成为一本从理论到工程实践的桥梁，对我的学习将会是极大的助力。

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这本《海上高速船水动力学》的标题听起来就让人热血沸腾，立马联想到乘风破浪的快感。我一直对那些在水面上飞驰的船只有着莫名的向往，它们是如何做到在高速下保持稳定和效率的呢？这本书的书名直接戳中了我这个“海洋迷”的痛点。我希望它能揭开高速船舶设计背后的神秘面纱，让我了解那些看不见的物理原理是如何将钢铁巨兽推向极限速度的。这本书的装帧设计也相当不错，封面上的波浪线条和高速船的剪影有一种强烈的视觉冲击力，让人忍不住想翻开一探究竟。我期待书中能有大量的图解和案例分析，最好是那种能将复杂的流体力学概念用通俗易懂的方式展现出来的内容，让我这个非专业人士也能领略到其中的精妙。尤其想知道，在不同海况下，比如汹涌的波涛中，这些高速船又是如何维持航行姿态，保证乘客舒适度的，这背后一定蕴含着高超的工程智慧。

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说实话，我买这本书是抱着一种“朝圣”的心态的。我周边有几位朋友正好在船舶设计领域工作，他们私下里讨论的那些关于空泡、船体阻力和波浪力的专业术语，对我来说简直是天书。我希望能通过这本书，搭建起一个属于自己的知识体系框架，至少在聊天时能跟上他们的节奏，不至于每次都尴尬地插不上话。我特别关注那些关于先进船型，比如穿浪双体船或者翼型船的研究进展。现在的造船技术日新月异，我感觉如果不能跟上最新的水动力学理论，就好像脱离了时代。这本书如果能深入探讨新型材料和智能控制系统对船舶性能的优化作用，那就太棒了。我希望能读到一些关于计算流体力学（CFD）模拟的实际应用案例，看看那些虚拟的流场分析是如何指导实际船体优化设计的，毕竟，理论指导实践才是硬道理。

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这本书的封面设计风格略显严肃，但我相信内容一定能弥补这种视觉上的保守。我的兴趣点主要集中在船舶在极端条件下的适应性上。比如，在台风过境或者大浪滔天的情况下，驾驶舱内的船员是如何通过舵角和推进力来控制船体的姿态，避免倾覆的？这不仅仅是力学问题，更涉及到人机交互和应急预案。我希望书中能够提供一些关于波浪抑制系统，比如减摇鳍或者主动稳定器的设计原理的详细解析。这些装置是如何精确计算波浪的周期和振幅，并做出实时补偿的？这是一个集成了控制论、结构工程和流体力学的交叉学科难题。如果这本书能从一个更宏观的、系统工程的角度来审视高速船的水动力学特性，而不是仅仅停留在单个部件的分析上，那它的价值将大大提升。

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对于一个纯粹的业余爱好者来说，这本书的阅读门槛无疑是一个挑战。我更看重的是它在科普性和专业性之间的平衡点。如果内容过于偏重高深的数学推导，我可能会望而却步；但如果只是泛泛而谈，又无法满足我深入了解的欲望。我个人非常期待书中能有足够的篇幅来讲解“湿表面”与“干表面”的过渡过程，以及高速航行时水动力学特性的突变现象。想象一下，船体从排水型过渡到滑行状态，那种物理状态的剧烈变化，其背后的数学模型一定极其复杂且迷人。此外，如果书中还能穿插一些历史上著名高速船型发展的曲折历程和工程上的“失败教训”，那会更有教育意义。毕竟，每一次成功都建立在无数次尝试和纠错的基础之上，这些历史的侧面往往比纯粹的公式更引人入胜。

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正在上这门课，真的很不错，可以作为传统船舶水动力的有益补充。

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