传热与流动问题的多尺度数值模拟 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:陶文铨

出品人:

页数:925

译者:

出版时间:2009-1

价格:150.00元

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isbn号码:9787030231130

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• 计算流体力学
• 电气
• 物理
• 数学
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《热力学与统计物理学：微观与宏观的对话》 本书旨在为读者构建一个贯穿微观粒子运动规律到宏观热现象的完整理论框架。我们不仅深入探讨热力学的基本定律，如能量守恒、熵增原理等，更将目光投向统计物理学的宏大视角，揭示大量粒子集体行为如何涌现出我们熟悉的宏观热力学性质。 核心内容概述： 热力学基础： 热力学第一定律： 详细阐述能量在不同形式间的转化与守恒，包括功、热量与内能的概念，以及它们在各种热力学过程中的应用。我们将通过丰富的实例，如理想气体的膨胀、相变过程等，帮助读者深刻理解能量的传递和转化机制。 热力学第二定律： 深入剖析熵的概念及其在不可逆过程中的重要作用。我们将探讨热力学第二定律的各种表述形式，并解释其对于理解自然界中自发过程的方向性以及能量利用效率的根本限制。卡诺循环、效率极限等经典理论将在本章得到详尽的解析。 热力学第三定律： 阐述绝对零度的概念以及熵在绝对零度下的行为，为建立完整的热力学体系奠定基础。 热力学关系式： 建立和推导各种重要的热力学关系式，如马克斯韦尔关系式，并展示它们在解决实际热力学问题中的强大应用。 统计物理学精髓： 微观粒子的统计行为： 从微观角度出发，介绍分子运动论的基本原理，探讨大量粒子（如原子、分子）的运动规律。我们将引入配分函数这一核心概念，它是连接微观状态与宏观性质的桥梁。 玻尔兹曼分布与能量均分定理： 详尽讲解玻尔兹曼分布，揭示粒子在不同能量状态下的概率分布规律，并阐述能量均分定理在解释某些宏观性质（如比热）时的作用。 量子统计： 引入费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计，探讨全同粒子（如电子、光子）在不同统计规律下的行为，并将其应用于理解固体物理、低温物理等领域。 相变理论： 结合统计物理学的工具，深入分析相变发生的微观机制，包括临界现象、相图的构建与解释。 理论与应用的融合： 应用实例分析： 本书将穿插大量的应用实例，涵盖但不限于： 工程热力学： 蒸汽动力循环、制冷循环、内燃机工作原理等。 材料科学： 固体的热学性质、相变对材料性能的影响。 化学热力学： 化学反应的平衡与驱动力，热力学数据分析。 凝聚态物理： 固体比热、磁性材料的相变等。 大气科学与天体物理： 天体能量平衡、大气传热过程等。 计算方法简介（概念层面）： 在不涉及具体数值模拟方法的前提下，将简要介绍如何利用理论模型指导实验观测或进行宏观性质的预测，强调理论的重要性。 本书特色： 逻辑清晰，循序渐进： 从最基本的概念入手，逐步深入到复杂的理论模型，确保不同背景的读者都能理解。 理论与实践相结合： 理论推导严谨，同时配以丰富生动的实例，帮助读者将抽象概念与实际世界联系起来。 图文并茂： 运用清晰的图表和插图，辅助理解抽象的物理概念和过程。 强调物理直觉： 在严谨的数学推导基础上，注重培养读者的物理直觉和对现象的深刻理解。 适合读者： 本书适合物理学、化学、材料科学、机械工程、环境科学等相关专业的本科生、研究生，以及对热力学与统计物理学有浓厚兴趣的科研人员和工程技术人员。掌握基础微积分和线性代数将有助于更深入地理解部分内容。 通过对《热力学与统计物理学：微观与宏观的对话》的学习，读者将能够建立起一套完整的科学思维框架，深刻理解能量的转化与守恒，掌握物质在不同条件下的热学性质，并能够运用这些知识去分析和解决现实世界中的各类热力学与统计物理学问题。

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从写作风格上来说，这本书展现出一种罕见的、既严谨又富有激情的“学者之声”。它的语言是高度精确的，每一个术语的使用都无可挑剔，确保了科学信息的准确无误。然而，在描述一些复杂概念的建立过程时，作者又巧妙地融入了一种引导性的叙述，仿佛在与一位聪明的学生进行深入的对话。例如，在讨论守恒律的建立时，作者会穿插一些历史性的回顾，说明科学家们是如何一步步克服认知障碍，最终确立这些基本原理的。这种带有历史厚重感的叙述，使得冰冷的物理定律变得有温度、有人文关怀。它不仅仅是在传授“如何做”，更是在启迪读者去思考“为什么是这样”。这种深沉而又充满探索精神的写作基调，深深地感染了我，让我对这个领域的研究工作产生了更深层次的敬畏与热爱。

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这本书的理论深度和广度，远超出了我此前接触的任何同类教材。它似乎并不满足于停留在经典的求解框架内，而是大胆地将前沿的研究方向融入了基础框架之中。例如，其中关于多尺度建模的部分，我印象最为深刻。它清晰地勾勒出了从微观分子动力学模拟到宏观连续介质模型的过渡路径，并详细探讨了如何通过适当的尺度分离假设来构建耦合模型。书中对介观尺度的处理尤为精妙，它没有将分子动力学简单地视为一种独立的工具，而是将其定位为宏观模型参数（如扩散系数、热导率）的“数据源”和“校准器”。这种跨尺度的整合思路，极大地拓宽了我对传热传流现象本质的理解。此外，书中对于非平衡态现象的讨论也相当到位，对于处理快速变化过程中的热力学非一致性问题，提供了扎实的理论基础和可操作的数值修正方法。阅读下来，我感觉自己的知识结构被重新搭建了一遍，从单一学科的视角，上升到了一个更具系统性和交叉性的高度。

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我个人非常欣赏作者在案例选择和问题设置上所展现出的工程敏感度。这本教材里的例题，很少有那种脱离实际的、纯粹为了考察某一个特定公式的“玩具问题”。相反，几乎每一个练习题或课后思考题，都像是从真实工业场景中提炼出来的挑战。比如，有一个关于复杂几何结构内自然对流的案例，要求读者不仅要模拟出温度场和速度场，还要结合Boussinesq假设的适用边界，并分析不同壁面材料对整体换热效率的影响。这些问题往往需要读者综合运用多个章节的知识点，进行迭代求解和敏感性分析。这种“综合性挑战”的设置，极大地锻炼了我们作为工程师的综合分析能力，而不是简单地套用模板。而且，书后附带的“进阶研究方向”列表，不仅列出了最新的期刊论文主题，还附带了对这些主题未来发展潜力的简短评论，这对于有志于从事研发工作的读者来说，无异于一份宝贵的路线图。

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我花了一整个下午的时间，仔细研读了其中关于数值方法收敛性分析的那一章节。说实话，最初我对那些冗长的数学推导感到有些畏惧，但作者的叙述方式成功地将我“拉”进了问题的核心。他没有采取那种堆砌公式、让读者自行消化的传统方式，而是巧妙地采用了“问题驱动”的叙事结构。比如，在引入有限体积法的离散化步骤时，他首先描述了一个实际工程中遇到的“热点”问题——网格畸变如何导致解的振荡，然后才顺理成章地引出如何通过构造守恒方程来克服这种不稳定性。这种先陈述痛点再给出药方的逻辑，极大地增强了阅读的代入感和对公式推导的内在需求。书中对离散误差的讨论也极为深入，特别是关于二阶、四阶迎风格式的对比分析，不仅给出了严格的截断误差分析，还配有详尽的算例模拟结果，直观展示了高阶格式在平流主导问题上的巨大优势。这种理论与实践并重的叙述策略，让原本枯燥的数值分析变得富有生命力，我感觉自己不只是在看书，更像是在跟随一位经验丰富的导师进行项目攻关。

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这本书的排版和装帧给我留下了非常深刻的印象。初翻开时，那种略带粗粝却又恰到好处的纸张触感，让人感觉仿佛拿在手里的不是一本普通的教科书，而是一件精心制作的工艺品。字体的选择非常考究，正文的宋体清晰锐利，而那些关键的公式和图表则采用了加粗的衬线体，使得复杂的信息在视觉上得到了极好的梳理。特别值得称赞的是，书中大量引入了彩色插图和三维渲染图，这些图示并非简单的装饰，而是直接服务于理论的阐释。比如，在讨论湍流结构时，那些模拟出的涡旋和边界层分离的图像，色彩饱和度把握得极为精准，层次分明，即便是初次接触这方面知识的读者，也能直观地感受到流体运动的复杂美感。书的侧边留白处理得也很人性化，留有足够的空间供读者圈画和记录心得，这体现了编者对实际学习需求的深刻理解。装订处非常牢固，即便我反复翻阅查找特定章节，书脊也丝毫没有松动的迹象，这对于一本需要长期参考的专业书籍来说，无疑是极大的加分项。整体来看，这本教材在视觉呈现上达到了一个极高的水准，阅读体验非常愉悦，让人愿意花时间沉浸其中。

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这是专著，不是手册

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陶文铨院士的书还是很不错的！`

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