System Zoo 1 Simulation Models - Elementary Systems, Physics, Engineering pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:BoD

作者:Hartmut Bossel

出品人:

页数:184

译者:

出版时间:2007-07-20

价格:USD 24.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783833484223

丛书系列:

图书标签:

System Zoo
Simulation
Modeling
Physics
Engineering
Elementary Systems
Mathematics
Computational Science
Control Systems
Dynamical Systems
Scientific Computing

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具体描述

About the book: Mathematical modeling and computer simulation make it possible to understand and control the dynamic processes taking place in complex systems. Simulation provides insights into the often surprising diversity of possible behaviors, and allows identifying possibilities for intervention and options for alternative development. About one hundred simulation models from all areas of life are fully documented in the three volumes of the 'System Zoo'. They can be quickly implemented and easily operated using freely available system dynamics software. Volume 1 of the System Zoo contains simulation models of elementary processes, and of complex systems from physics and engineering, among them: exponential and logistic growth, oscillations, delays, and storage; phenomena of infection, transition, and overload; complex systems with limit cycles, multiple equilibrium points and chaotic attractors; and applications from control engineering, flight dynamics, fluid flow and heat conduction. The System Zoo collection of simulation models is particularly well-suited for teaching, training, and research projects at all levels from high school to university, and for individual study. Volume 2 of the System Zoo contains simulation models related to climate, vegetation, ecosystems and resources. Volume 3 deals with systems and processes found in economy and society, and with long-term global development. About the author: Hartmut Bossel is Professor Emeritus of environmental systems analysis. He taught for many years at the University of California in Santa Barbara and the University of Kassel, Germany, where he was director of the Center for Environmental Systems Research until hisretirement. He holds an engineering degree from the Technical University of Darmstadt, and a Ph.D. degree from the University of California at Berkeley. With a background in engineering, systems science, and mathematical modeling, he has led many research projects and future studies in different countries, developing computer simulation models and decision support systems in the areas of energy supply policy, global dynamics, orientation of behavior, agricultural policy, and forest dynamics and management. He has written numerous books on modeling and simulation of dynamic systems, social change and future paths, and has published widely in the scientific literature in several fields.

《系统动物园 1：基础系统、物理与工程模拟模型》内容简介系统之美，模型之源：深入探索复杂世界的基础构建块本书《系统动物园 1：基础系统、物理与工程模拟模型》（System Zoo 1: Simulation Models - Elementary Systems, Physics, Engineering）是一部面向工程、物理、计算科学及应用数学领域初学者的综合性导论教材。它并非一本专注于某一特定学科的深入专著，而是旨在构建一座连接理论抽象与实际应用之间的桥梁，通过一套精心挑选、具有代表性的“基础模型”集合，向读者揭示系统思维的本质和建模的核心方法论。本书的宗旨是展示如何将现实世界中看似纷繁复杂的现象抽象化、量化，并最终转化为可操作的数学模型，进而利用计算机进行模拟和分析。我们深知，掌握基础模型是理解更复杂系统的前提，因此，全书内容聚焦于那些结构清晰、物理意义明确，且在多个工程和科学领域具有普遍适用性的入门级模型。 --- 第一部分：系统思维与建模基础在深入具体的物理模型之前，本书首先奠定了系统思维的理论框架。我们探讨了什么是“系统”——一组相互关联的元素，如何通过输入、输出和反馈机制运作。建模哲学与方法论：本章介绍了构建模型的基本流程：定义边界、识别关键变量、选择合适的数学工具（如代数方程、常微分方程或离散化方法）。我们强调模型简化（Abstraction）的重要性，指出没有完美的模型，只有最适合当前研究目的的模型。状态变量与动态系统简介：引入了描述系统随时间演变的核心概念——状态变量。通过简单的质量-弹簧-阻尼器系统（Mass-Spring-Damper, MSD）的开环（Open-loop）分析，读者初步接触如何使用一组微分方程来捕捉系统的瞬时行为。这为后续所有动态模型的学习打下了基础。 --- 第二部分：基础物理过程模型本部分是全书的核心，通过对最常见物理现象的精确数学描述，展示物理定律如何直接转化为可计算的模型。这些模型通常是线性或弱非线性的，便于初学者掌握数值求解的基本技巧。 1. 机械系统模型：刚体与运动学我们从最直观的牛顿运动定律出发，构建了基础的质点动力学模型。重点在于理解力和加速度之间的关系，并将其转化为一阶常微分方程组。单自由度（SDOF）系统：深入分析了理想化的弹簧、阻尼和质量系统。详细推导了自由振动（Free Oscillation）和受迫振动（Forced Oscillation）的解析解，并重点探讨了共振现象（Resonance）的物理成因及其在工程中的风险评估。摩擦模型：引入了库仑摩擦（Coulomb Friction）的离散模型，展示了如何处理非光滑、非线性的力学问题，这是从理想模型迈向实际工程应用的关键一步。 2. 电路与信号模型本部分聚焦于描述能量传递与转换的基础电路元素。 RLC 集成电路模型：使用基尔霍夫定律（Kirchhoff’s Laws）构建了包含电阻（R）、电感（L）和电容（C）元件的电路模型。这些模型自然地导出了二阶常微分方程，与机械系统的 SDOF 模型在数学形式上具有“对偶性”，深刻体现了系统建模的普适性。传递函数概念的初步引入：虽然本书侧重于时域模型，但引入了对拉普拉斯变换（Laplace Transform）的初步概念介绍，用于分析简单的输入（如阶跃响应 Step Response）对系统的影响，为后续的控制理论学习埋下伏笔。 3. 热传导与传质基础模型这部分关注能量在介质中的扩散过程，为更复杂的流体和热力学模型做准备。集总参数热模型（Lumped Capacitance Model）：假设系统内部温度均匀，通过能量守恒定律建立了一阶指数衰减模型，用于描述物体冷却或加热的过程。这在电子设备散热分析中至关重要。一维稳态热传导：引入傅里叶定律，描述了在没有时间变化情况下的温度梯度，为后续的偏微分方程（PDE）模型奠定了离散化的基础思路。 --- 第三部分：基础工程应用模型本部分将前述物理定律应用于更具操作性的工程场景，展示如何通过组合这些基础模块来解决实际问题。 1. 基础控制反馈结构本书不深入复杂的控制算法，而是侧重于理解反馈（Feedback）的本质。开环与闭环对比：使用一个简单的温度控制系统（加热器与传感器）作为案例，清晰区分了开环控制（无纠错能力）和闭环控制（引入误差信号进行修正）的结构差异。比例控制器（P-Controller）的引入：构建了最简单的比例控制模型，展示了如何通过调整一个增益参数（K_p）来影响系统的稳定性和响应速度，并初步讨论了过度增益带来的系统不稳定（超调 Overshoot）。 2. 简单流体动力学概念聚焦于流量和压力的基础关系，避开了纳维-斯托克斯方程的复杂性。伯努利原理（Bernoulli’s Principle）的简化应用：在特定流动条件下，展示了压力、速度和高度之间的平衡关系，用于分析管道中简单的流量变化问题。孔隙阻力模型：模拟通过小孔或管道的流体阻力，这在水力系统中常被简化为与流速平方成正比的阻力项，引入了另一种常见类型的非线性阻力模型。 --- 总结与展望《系统动物园 1》旨在为读者提供一个坚实的“工具箱”，其中装载的都是经过时间考验、结构清晰的基础模拟模型。通过对这些基础模型的解析和模拟实践，读者不仅能学会如何建立从物理世界到数学世界的映射，更能培养一种系统性的、面向组件的工程思维。这些基础模型是通往更复杂领域——如非线性动力学、流体网络、复杂控制系统——的必要起点。本书的成功之处在于，它让读者在学习过程中始终保持对模型物理意义的直观理解，避免了数学形式的空洞化。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来就很有意思，"System Zoo 1 Simulation Models - Elementary Systems, Physics, Engineering"。光是“System Zoo”这个名字就勾起了我的好奇心，仿佛里面收藏了各种各样的系统模型，就像动物园里有各种各样的动物一样。我脑海里不禁浮现出各种奇妙的模拟场景：也许是关于基础物理现象的微观粒子碰撞，又或者是工程领域里复杂的机械臂运动，甚至是生物系统中微妙的生态平衡。想象一下，能够通过模拟来观察这些复杂系统的行为，了解它们是如何运作的，这是多么令人兴奋的事情！而且“Elementary Systems”这个词说明这本书可能适合那些初学者，或者想要对基本系统概念有一个扎实理解的读者。我期待着书中能够通过生动形象的例子，将抽象的理论变得易于理解。毕竟，对于很多复杂科学领域，直观的模拟往往比枯燥的公式更能触及本质。我希望这本书能成为我探索这些“系统动物园”的绝佳向导，让我能够沉浸其中，发现科学的魅力。

评分☆☆☆☆☆

《System Zoo 1 Simulation Models - Elementary Systems, Physics, Engineering》这个书名，仿佛打开了一个奇妙的科学世界的大门。我脑海中浮现出的是一个充满活力的“系统动物园”，里面不仅仅是静止的理论模型，而是活生生的、动态的模拟。我个人非常喜欢通过实际操作和观察来学习，而“Simulation Models”这个词恰恰满足了我的这一需求。想象一下，能够亲手构建一个简单的物理系统，比如一个摆锤，然后通过模拟去观察它的运动轨迹，研究阻力对其影响，或者在工程领域，搭建一个简单的电路模型，观察电流如何流动，电阻如何影响电路性能。这种“动手”的乐趣，远比死记硬背公式来得更加深刻和持久。特别是“Elementary Systems”这个词，让我相信这本书能够以一种易于理解的方式，引导我进入物理和工程的初级阶段，建立起扎实的科学基础。我希望这本书能够提供一些简单易懂的示例，让我能够快速上手，在玩乐中学习，体验模拟带来的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，看到“System Zoo 1 Simulation Models - Elementary Systems, Physics, Engineering”这个书名，我的第一反应是：这名字有点“高大上”，但同时又带着一种亲切感。虽然我不是科班出身的物理或工程专业的学生，但我一直对这两个领域充满了浓厚的兴趣。特别是“Elementary Systems”这个词，给了我很大的信心，这表明这本书可能不是那种让人望而生畏的专业性极强的教材，而是更偏向于科普性质，或者为那些想要跨界了解相关知识的读者设计的。我特别期待的是书中的“Simulation Models”部分，因为我总觉得，很多复杂的科学原理，如果能通过可视化、可交互的模拟来呈现，会比单纯的文字描述更能激发人的理解和兴趣。比如，我一直对牛顿定律在不同场景下的应用感到好奇，如果能看到一个模拟，直观地展示力、质量和加速度之间的关系，那该是多么棒的学习体验！这本书的名字让我觉得，它可能就是我探索物理和工程世界的一扇窗口，让我能够以一种轻松有趣的方式，窥探其中的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

单凭“System Zoo 1 Simulation Models - Elementary Systems, Physics, Engineering”这个书名，我就对接下来的内容充满了期待。它给我一种感觉，作者像是为我们构建了一个丰富的“系统模型库”，就像一个精心设计的动物园，里面汇集了各种各样有趣且重要的系统。我尤其对“Physics”和“Engineering”这两个关键词感到兴奋，因为它们涵盖了我一直以来渴望深入了解的科学领域。我总是觉得，科学的魅力不仅在于理解理论，更在于如何将这些理论应用到实际中，或者说，如何通过模拟来“预演”和“验证”这些理论。《Simulation Models》这一部分，更是让我看到了学习的“实践性”。我期待书中能够提供清晰的指导，让我能够利用这些模型来探索物理现象，比如观察不同材料的受力特性，或者在工程设计中，模拟结构的稳定性。而“Elementary Systems”的定位，则让我觉得这本书不会过于晦涩难懂，反而会以一种循序渐进的方式，带领我走进这个“系统动物园”，让我能够从最基础的概念开始，逐步深入，最终能够对复杂的系统有更深刻的理解和认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《System Zoo 1 Simulation Models - Elementary Systems, Physics, Engineering》让我立刻联想到了一种系统性的学习方法，似乎作者试图构建一个平台，让读者能够像观察动物一样，去“观察”和“理解”各种基础系统。这其中包含了物理和工程两个大类，这正是我一直以来希望能够更深入了解的领域。我尤其对“Simulation Models”这个部分感到好奇，因为我一直认为，理论知识的掌握固然重要，但能够通过模拟来验证和深化理解，才是真正掌握知识的关键。我设想这本书可能会提供一些易于操作的模拟工具或者指导，让我在实践中学习。想象一下，我可以亲手去调整参数，观察物理定律如何在不同的条件下显现，或者在工程设计中，通过模拟来测试不同方案的可行性，这无疑会大大提高学习的效率和趣味性。我很希望这本书能够帮助我建立起一种“模拟思维”，让我能够更主动地去探究和发现科学规律，而不仅仅是被动地接受知识。

评分☆☆☆☆☆