《水環境數值模型導論》是2016年海洋出版社出版的一本圖書，作者是任華堂。
基本介紹
- 書名：水環境數值模型導論
- 作者：任華堂
- ISBN：978-7-5027-9380-7
- 頁數：272
- 出版時間：2016-03-16
- 裝幀：平裝
編輯推薦,內容簡介,目錄,
編輯推薦
該書具有如下特點：
（1）讀者對象為具備高等數學和線性代數知識的普通理工科大學生，不需要流體力學、數學物理方程、數值分析等專業基礎，起點低，易入門。
（2）將複雜的流體力學現象分解為一系列簡單物理現象的疊加，將各種簡單物理現象和微分方程中的各項相對應，提高對流體力學運動規律和微分方程的認識。
（3）水環境數值模型是一門理論性和實用性並重的課程，本書在講解理論知識的過程中加入大量的程式實例，並對程式計算結果進行適當的分析，將理論和實踐有機地融為一體。
（4）對水環境中流體運動規律和物質的遷移擴散規律的論述均基於質量守恆定律，該方式既揭示了流體環境中物理現象演化的本質，又容易引入非結構單元求解等新離散方式，啟發學生進行進一步的探索，將基礎性和前沿性有機結合在一起。傳統的水環境數學模型離散格式多基於數學分析中的泰勒展開式得到，過程嚴謹，但容易掩蓋其中的物理本質。
本書基於自然界中普遍存在且為人所熟知的質量守恆定律進行推導，物理意義明確，對計算結果的分析直觀易懂。離散格式易於從結構單元拓展至非結構單元，實現從基礎性向前沿性的跨越。在水環境數值模型中，一切前沿性算法都有簡單明確的物理本質，本書在論述本質之後，適當引申，對進一步學習和研究起到重要的啟發作用。
內容簡介
本書是一本系統闡釋水環境數值模型的專著，又是易於教學的教材。本書共分8章，內容包括緒論、物質擴散方程、對流方程、一維水流水質模型、二維水流水質模型、三維水流水質模型、岸線彌合模型和生態動力學模型。書末附錄包含正文相關的數學、流體力學和算法語言的知識。該書可作為環境工程、水利工程等專業高年級本科生、研究生的教材，以及相關專業教師、科研及工程技術人員的參考書。
目錄
第1章 緒論 （1）
1.1 液體的連續介質模型 （2）
1.2 液體的壓縮性、密度變化和黏滯性 （3）
1.3 研究流體運動的拉格朗日法和歐拉法 （3）
1.4 水質模型發展 （6）
第2章 物質擴散方程 （10）
2.1 物質擴散方程的推導和物理意義 （10）
2.2 物質擴散方程的離散求解 （14）
2.3 有限差分 （25）
2.4 差分方程的相容性、收斂性和穩定性 （29）
2.5 差分格式穩定性的判別方法 （36）
第3章 對流方程 （41）
3.1 對流方程的推導和物理意義 （41）
3.2 對流方程的離散求解 （43）
3.3 TVD格式 （58）
3.4 歐拉－拉格朗日（Euler-Lagrange）格式 （62）
3.5 有限差分的頻散和耗散效應 （66）
第4章 一維水流水質模型 （76）
4.1 一維水流水質數學模型 （76）
4.2 一維水流方程的物理意義及定解條件 （80）
4.3 水流水質方程的離散求解 （86）
4.4 非線性差分格式穩定性分析 （96）
4.5 多變數差分格式穩定性分析方法 （102）
4.6 分子擴散、紊動擴散和彌散 （105）
4.7 拉格朗日粒子追蹤技術 （110）
第5章 二維水流水質模型 （114）
5.1 二維水流水質模型 （114）
5.2 二維水流方程的物理意義及水體運動性質 （118）
5.3 二維模型的數值離散格式 （126）
5. 4 複雜微分方程離散的分步法 （153）
第6章 三維水環境數學模型 （156）
6.1 三維水流水質模型 （156）
6.2 水動力學方程的物理意義 （165）
6.3 準拉格朗日坐標系 （169）
6.4 三維模型的離散求解 （175）
第7章 岸線彌合模型 （183）
7.1 正交曲線坐標系下的水環境模型 （183）
7.2 非結構格線的有限體積模型 （191）
7.3 動邊界模擬 （199）
第8章 生態系統動力學模型 （206）
8.1 零維模型 （206）
8.2 水生態系統 （209）
8.3 藻類生長動力學 （211）
8.4 有機碳 （220）
8.5 營養鹽 （224）
8.6 溶解氧 （234）
8.7 總活性金屬 （236）
8.8 糞大腸桿菌 （237）
8.9 求解方法 （238）
附錄1 矩陣特徵值和向量、矩陣範數 （240）
附錄2 傅立葉級數 （242）
附錄3 FORTRAN語言簡介 （244）
附錄5 紊流模型 （257）
主要參考文獻 （262）
1.1 液體的連續介質模型 （2）
1.2 液體的壓縮性、密度變化和黏滯性 （3）
1.3 研究流體運動的拉格朗日法和歐拉法 （3）
1.4 水質模型發展 （6）
第2章 物質擴散方程 （10）
2.1 物質擴散方程的推導和物理意義 （10）
2.2 物質擴散方程的離散求解 （14）
2.3 有限差分 （25）
2.4 差分方程的相容性、收斂性和穩定性 （29）
2.5 差分格式穩定性的判別方法 （36）
第3章 對流方程 （41）
3.1 對流方程的推導和物理意義 （41）
3.2 對流方程的離散求解 （43）
3.3 TVD格式 （58）
3.4 歐拉－拉格朗日（Euler-Lagrange）格式 （62）
3.5 有限差分的頻散和耗散效應 （66）
第4章 一維水流水質模型 （76）
4.1 一維水流水質數學模型 （76）
4.2 一維水流方程的物理意義及定解條件 （80）
4.3 水流水質方程的離散求解 （86）
4.4 非線性差分格式穩定性分析 （96）
4.5 多變數差分格式穩定性分析方法 （102）
4.6 分子擴散、紊動擴散和彌散 （105）
4.7 拉格朗日粒子追蹤技術 （110）
第5章 二維水流水質模型 （114）
5.1 二維水流水質模型 （114）
5.2 二維水流方程的物理意義及水體運動性質 （118）
5.3 二維模型的數值離散格式 （126）
5. 4 複雜微分方程離散的分步法 （153）
第6章 三維水環境數學模型 （156）
6.1 三維水流水質模型 （156）
6.2 水動力學方程的物理意義 （165）
6.3 準拉格朗日坐標系 （169）
6.4 三維模型的離散求解 （175）
第7章 岸線彌合模型 （183）
7.1 正交曲線坐標系下的水環境模型 （183）
7.2 非結構格線的有限體積模型 （191）
7.3 動邊界模擬 （199）
第8章 生態系統動力學模型 （206）
8.1 零維模型 （206）
8.2 水生態系統 （209）
8.3 藻類生長動力學 （211）
8.4 有機碳 （220）
8.5 營養鹽 （224）
8.6 溶解氧 （234）
8.7 總活性金屬 （236）
8.8 糞大腸桿菌 （237）
8.9 求解方法 （238）
附錄1 矩陣特徵值和向量、矩陣範數 （240）
附錄2 傅立葉級數 （242）
附錄3 FORTRAN語言簡介 （244）
附錄5 紊流模型 （257）
主要參考文獻 （262）
