中外物理學精品書係：大氣湍流基礎 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

張宏昇 著

圖書標籤:

• 大氣科學
• 湍流
• 物理學
• 流體力學
• 大氣物理
• 氣象學
• 邊界層
• 數值模擬
• 中外物理學精品書係
• 大氣運動

齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301251447

版次：1

商品編碼：11621115

包裝：平裝

叢書名： 中外物理學精品書係

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：208

編輯推薦

　　《中外物理學精品書係：大氣湍流基礎》是作者根據自己多年來從事大氣湍流方麵的教學與研究工作的積纍精心編寫而成的，是其教學和科研的結晶。該書注重理論與實驗相結閤，所引入的方法既獨特又新穎性，具有較高的學術價值和參考價值，是國內有代錶性的專著。

內容簡介

　　《中外物理學精品書係：大氣湍流基礎》係統論述瞭大氣湍流的基本理論及其研究方法，並盡可能反映該領域最新的科學研究成果.全書分為八章，內容包括：大氣湍流概論、大氣湍流基本控製方程、大氣湍流運動、湍流統計描述、近地麵層相似性理論、近地麵層大氣湍流及地錶參數、大氣湍流觀測法與數據處理、非定常大氣湍流及其分析方法.大氣湍流及其運動與大氣科學各部分聯係密切，本書既考慮瞭大氣物理學的有關知識，也兼顧瞭大氣環境學科的需要.
　　《中外物理學精品書係：大氣湍流基礎》可為大氣科學相關領域的科研和業務工作以及高等院校大氣物理學與大氣環境專業研究生的學習提供參考，也可供高年級本科生及相關專業，如環境保護、地理、農業、林業以及風能和核能利用等工程學科的工作者參考。

作者簡介

　　張宏昇，北京大學物理學院教授。

目錄

第一章 大氣湍流概論11.1 湍流現象與雷諾實驗11.2 大氣湍流的基本特徵21.3 大氣湍流的産生和維持51.4 大氣湍流的研究6
第二章 大氣湍流基本控製方程82.1 雷諾平均82.1.1 平均量與平均法則82.1.2 雷諾平均102.2 湍流宏觀統計參數102.2.1 方差與湍流強度102.2.2 協方差112.2.3 湍流動能112.2.4 相關函數與相關係數112.3 大氣運動方程組132.3.1 氣體狀態方程132.3.2 連續性方程(質量守恒方程)132.3.3 動量守恒方程142.3.4 熱量守恒方程162.3.5 水汽守恒方程172.3.6 物質屬性守恒方程172.4 雷諾平均方程172.4.1 平均狀態方程172.4.2 平均連續性方程182.4.3 平均動量方程192.4.4 平均熱量方程202.4.5 平均水汽方程212.4.6 平均物質屬性方程212.4.7 雷諾平均方程組212.5 湍流動能守恒方程222.6 平均運動動能方程252.7 Boussinesq近似262.8 湍流閉閤技術262.8.1 零階閉閤282.8.2 半階閉閤282.8.3 局地一階閉閤282.8.4 高階閉閤29
第三章 大氣湍流運動303.1 大氣湍流的平穩性、均勻性、各嚮同性和各態曆經性303.1.1 隨機過程與平穩隨機過程303.1.2 大氣湍流的平穩性和均勻性313.1.3 大氣湍流的各態曆經性313.1 4 大氣湍流的各嚮同性323.2 泰勒“冰凍”假設323.3 科爾莫戈羅夫的局地均勻各嚮同性湍流理論與湍流動能的串級輸送343.4 湍流混閤長理論363.5 大氣湍流的穩定性判據37
第四章 大氣湍流統計描述424.1 概率密度函數與特徵函數424.2 湍流尺度（積分尺度和微尺度）444.3 時間序列的湍流能譜454.4 湍流協方差和湍流通量的定義474.5 湍流通量的確定484.5.1 通量方差法484.5.2 渦鏇纍積法494.5.3 鬆弛渦鏇纍積法514.5.4 分離的渦動相關法564.6 斜坡結構57
第五章 近地麵層相似性理論685.1 近地麵層的定義和性質685.1.1 近地麵層的定義和特性685.1.2 近地麵層的厚度685.1.3 非定常性對常通量近似的影響695.2 莫寜奧布霍夫相似性理論705.2.1 莫寜奧布霍夫相似性條件705.2. 2奧布霍夫長度705.2.3 莫寜奧布霍夫相似性理論715.3 近地麵層通量廓綫關係755.3.1 近地麵層通量廓綫關係755.3.2 近地麵層通量廓綫關係普適函數的確定765.3.3 近地麵層近中性層結下的通量廓綫關係815.3.4 von Karman常數κ825.3.5 利用非中性層結資料確定von Karman常數κ855.3.6 通量廓綫關係普適函數確定的實例865.4 空氣動力學法計算湍流通量895.5 湍流交換係數925.6 Bowen 比945.7 逆梯度輸送與湍流通量95
第六章 近地麵層大氣湍流與地錶參數986.1 近地麵層大氣湍流統計特徵986.2 近地麵層大氣湍流能譜特徵1066.3 近地麵層空氣動力學參數——零值位移d1166.3.1 零值位移d的定義1166.3.2 零值位移d確定的傳統方法1166.3.3 零值位移d確定的溫度方差法1186.4 近地麵層空氣動力學參數——地錶粗糙度z01206.4.1 地錶粗糙度z0的定義和確定1206.4.2 地錶粗糙度z0確定的湍流方法124
第七章 大氣湍流觀測法與數據處理1287.1 風杯風速儀測風1287.1.1 風杯風速儀測風的誤差1287.1.2 風杯風速儀測風過高效應的數值分析1327.1.3 風杯風速儀測風DP誤差的修正1337.2 超聲風溫儀測風1367.3 超聲風溫儀測溫1377.4 湍流數據處理係統1457.4.1 湍流數據的數字濾波1467.4.2 湍流數據的野點剔除1467.4.3 湍流數據的坐標鏇轉（傾斜修正）1477.4.4 湍流數據的趨勢項剔除1507.4.5 湍流譜的高頻段修正1507.4.6 湍流譜的低頻段修正1517.4.7 WPL修正1517.4 8 平流修正1567.5 湍流數據的插補157
第八 章非定常大氣湍流及其分析方法1618.1 小波分析1618.2 僞小波分析1658.3 僞小波變換與大氣相乾結構1658.4 希爾伯特黃變換1668.5 希爾伯特黃變換在大氣湍流中的應用1718.6 希爾伯特黃變換在大氣邊界層中的應用178參考文獻181

前言/序言

好的，以下是一份為“中外物理學精品書係”中其他圖書所寫的詳細簡介，旨在涵蓋物理學領域的其他重要主題，而不涉及大氣湍流的具體內容。 --- 中外物理學精品書係：量子場論導論與前沿 圖書簡介 本捲《量子場論導論與前沿》是“中外物理學精品書係”中的重要組成部分，旨在為物理學專業的高年級本科生、研究生以及科研人員提供一套深入且係統化的量子場論（Quantum Field Theory, QFT）知識體係。本書超越瞭基礎的量子力學框架，聚焦於如何用現代的場論方法來描述基本粒子物理學和凝聚態物理中的相互作用與動力學過程。 第一部分：經典場論與路徑積分基礎 本書的開篇首先迴顧瞭經典場論的基本概念，包括拉格朗日量密度、歐拉-拉格朗日方程在場論中的應用，以及規範場論的初步思想。隨後，重點闡述瞭量子場論的數學核心工具——費曼路徑積分（Path Integral）錶述。詳細討論瞭玻色子和費米子場的時間演化算符的路徑積分形式，並解釋瞭如何利用路徑積分來計算關聯函數（Correlation Functions）。對經典理論與量子理論之間的聯係，特彆是如何通過規範不變性導齣守恒律，進行瞭嚴謹的數學推導。 第二部分：自由場量子化與散射理論 在建立起路徑積分的框架後，本書轉嚮瞭最基礎的自由場量子化過程。詳盡介紹瞭玻色子場（如Klein-Gordon場和電磁場）以及費米子場（如狄拉剋場）的對易關係（或反交換關係）下的正則量子化方法。著重分析瞭如何從這些基本場論中導齣粒子態和真空態，並討論瞭能量動量張量和質量項的構建。 隨後，本書的核心內容轉嚮散射理論。詳細講解瞭S矩陣的定義、微擾展開，以及如何通過費曼圖（Feynman Diagrams）係統地計算各種相互作用過程的振幅。特彆地，本書對涉及狄拉剋場的電子-電子散射（如Møller散射）和電子-光子散射（如湯川耦閤）的費曼圖規則進行瞭詳盡的歸納和推導，並提供瞭大量的計算實例。 第三部分：重整化與有效場論 高階微擾計算往往會導緻無窮大的齣現，這是早期量子場論麵臨的最大挑戰。本書用瞭大量篇幅係統地闡述瞭“重整化”（Renormalization）的原理和技術。從一圈圖的計算齣發，清晰地展示瞭紫外發散的來源，並深入探討瞭如何通過“重整化群”（Renormalization Group, RG）的概念來理解物理量的尺度依賴性。本書詳細比較瞭“減去法”（Substraction Schemes）和“維度正則化”（Dimensional Regularization）等現代重整化技術，並解釋瞭“有效場論”（Effective Field Theory, EFT）作為一種處理不同能標物理的強大工具的地位。 第四部分：規範場論與標準模型簡介 規範對稱性是描述基本相互作用的基石。本書深入講解瞭阿貝爾規範論（如量子電動力學 QED）以及非阿貝爾規範論（如量子色動力學 QCD 的早期構想）。對楊-米爾斯（Yang-Mills）理論的拉格朗日密度進行瞭詳細推導，並闡釋瞭規範玻色子（如光子、W和Z玻色子）的産生機製。盡管本書不深入探究希格斯機製的全部細節，但會提供一個清晰的框架來理解自發對稱性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking）在引入質量項中的作用，為讀者理解粒子物理標準模型的結構打下堅實的理論基礎。 本書特色 1. 數學嚴謹性與物理直觀的結閤： 本書在保持數學推導完整性的同時，始終注重解釋物理圖像，幫助讀者理解為何場論是描述微觀世界的必要工具。 2. 麵嚮前沿： 不僅覆蓋瞭QFT的核心內容，還穿插瞭對非微擾 QCD 現象（如禁閉）和現代引力理論中場論方法的初步探討。 3. 豐富的習題： 每章末尾附有難度適中的練習題，許多題目要求讀者實際完成費曼圖的計算，以加深對計算技術的掌握。 適用讀者 理論物理、粒子物理、凝聚態物理以及需要深入理解量子現象的實驗物理工作者。本書要求讀者具備紮實的量子力學、狹義相對論以及經典電動力學的知識背景。 --- 中外物理學精品書係：固體物理學：電子結構與輸運 圖書簡介 本捲《固體物理學：電子結構與輸運》是“中外物理學精品書係”中關於凝聚態物理學的核心教材。它係統地、深入地闡述瞭晶體中電子的運動、能帶結構形成、以及由此引發的各種宏觀輸運現象。本書的敘述風格旨在平衡理論的嚴謹性與對實驗現象的清晰解釋，適閤作為物理學專業高年級學生和研究生的標準教材。 第一部分：晶體結構與晶體動量 本書首先從最基礎的晶體結構開始，詳細介紹瞭晶格、晶基矢、布拉維點陣和倒易點陣的概念。著重講解瞭晶體衍射理論，包括X射綫衍射、中子衍射和電子衍射，並清晰推導瞭布拉格定律和勞厄方程。隨後，引入瞭晶體動量（Crystal Momentum）的概念，並解釋瞭其在 Bloch 理論中的核心作用。 第二部分：能帶理論的建立與計算方法 本書的核心在於能帶結構。從緊束縛法（Tight-Binding Model）入手，展示瞭原子軌道如何組閤形成能帶。隨後，詳盡闡述瞭周期性邊界條件下的電子波函數——Bloch 函數。為瞭處理更復雜的係統，本書深入討論瞭近自由電子模型（Nearly Free Electron Model）及其對費米麵的影響，以及電子在周期勢場中的能帶演化。 為瞭應對復雜的晶體結構，本書專門介紹瞭幾種重要的計算方法： 1. 平均場近似（Mean-Field Approximations）： 如 Hartree-Fock 方法，用於處理電子間的平均相互作用。 2. 密度泛函理論（Density Functional Theory, DFT）： 詳細介紹瞭 Kohn-Sham 方程的推導，並討論瞭 LDA 和 GGA 等交換關聯泛函的物理基礎及其在計算能帶結構和晶格常數中的應用。 第三部分：晶體的電子動力學與輸運現象 在確定瞭能帶結構後，本書轉嚮瞭電子在外部場作用下的動力學行為。利用半經典模型（Semi-classical Model），推導瞭有效質量的概念，並解釋瞭其在電子運動中的重要性。 輸運理論部分是本書的重點： 1. 電導率與弛豫時間： 利用玻爾茲曼輸運方程（Boltzmann Transport Equation），詳細推導瞭晶體導電率的錶達式，並討論瞭弛豫時間近似。 2. 磁場下的輸運： 深入分析瞭霍爾效應（Hall Effect）的微觀機理，並詳細討論瞭磁阻效應，包括經典磁阻和量子磁阻（如朗道能級）。 3. 熱輸運： 討論瞭電子對晶體的熱導率的貢獻，並介紹瞭能帶結構對電子熱電效應（如塞貝剋效應）的影響。 第四部分：低維係統與新興電子態 為瞭跟上現代物理研究的前沿，本書的最後一部分介紹瞭低維係統中的電子行為。 1. 二維電子氣（2DEG）： 詳細分析瞭半導體異質結中二維電子氣的形成，及其在強磁場下的量子霍爾效應（Quantum Hall Effect）的物理圖像和拓撲性質。 2. 拓撲絕緣體簡介： 提供瞭對拓撲絕緣體基本概念的初步介紹，側重於錶麵態與體能隙的對比，以及自鏇-軌道耦閤的作用。 本書特色 覆蓋麵廣： 從基礎的晶體衍射到前沿的拓撲材料，覆蓋瞭固體物理學所有核心領域。 計算工具實用性強： 詳細介紹的 DFT 原理和計算方法，為讀者後續進行第一性原理計算提供瞭堅實的理論基礎。 圖錶豐富： 包含大量晶體結構圖、能帶圖和輸運特性麯綫，有助於讀者建立直觀理解。 適用讀者 理論和實驗凝聚態物理學的研究生和研究人員，以及需要係統學習固體材料物理性質的材料科學和電子工程專業學生。 --- 中外物理學精品書係：統計物理學：從微觀到宏觀的橋梁 圖書簡介 本捲《統計物理學：從微觀到宏觀的橋梁》是“中外物理學精品書係”中對復雜係統進行多尺度描述的基石。本書旨在係統地構建連接微觀粒子行為與宏觀熱力學性質的理論框架。全書采用清晰的邏輯結構，從概率論基礎齣發，逐步深入到量子統計、相變理論和漲落現象。 第一部分：概率論基礎與經典統計力學 本書始於對統計物理學基本假設——等概率原理——的嚴格論證。首先迴顧瞭必要的概率論工具，包括高斯分布、中心極限定理等。接著，詳細介紹瞭係綜理論（Ensemble Theory），對微正則係綜、正則係綜和巨正則係綜進行瞭深入的數學推導，並清晰闡明瞭它們在計算分配函數（Partition Function）和導齣熱力學量之間的關係。 重點關注瞭理想氣體（玻色子和費米子在低密度下的近似）和範德華（van der Waals）方程的推導，展示瞭如何通過統計方法精確再現宏觀熱力學定律。 第二部分：量子統計與費米子/玻色子係統 進入量子領域後，本書將重點放在量子統計的特性上。詳細討論瞭玻色-愛因斯坦統計和費米-狄拉剋統計的數學形式，並分析瞭它們在不同溫度和密度下的漸近行為。 本書深入探討瞭以下幾個關鍵物理現象： 1. 理想玻色氣體： 詳細分析瞭玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensation, BEC）的理論起源、臨界溫度的計算以及凝聚態的性質。 2. 簡並費米氣體： 闡述瞭費米子係統的零溫性質，包括費米能級、零點能，並將其應用於理解金屬的電子結構和熱容。 3. 黑體輻射與光子氣體： 通過量子統計導齣普朗剋黑體輻射定律，並討論光子氣的特性。 第三部分：相變理論與臨界現象 相變是統計物理學中最引人入勝的領域之一。本書係統地講解瞭平均場理論（Mean Field Theory），用以描述長程相互作用係統的相變，如伊辛（Ising）模型和平均場處理下的相變。 隨後，本書引入瞭更先進的工具來處理臨界現象： 1. 重整化群（RG）方法： 詳細介紹瞭 Wilsonian 重整化群思想，解釋瞭如何利用 RG 來理解臨界指數的普適性（Universality），以及固定點（Fixed Point）的物理意義。 2. 對稱性與序參量： 依據朗道（Landau）的唯象理論，討論瞭不同階相變與係統對稱性的關係，並引入瞭“序參量”（Order Parameter）的概念。 第四部分：漲落、噪聲與非平衡態 統計物理學不僅描述平均行為，更要理解係統中的漲落（Fluctuations）。本書分析瞭係統中的噪聲源，並利用漲落-耗散定理（Fluctuation-Dissipation Theorem）將宏觀耗散過程與微觀漲落聯係起來。 最後，本書對非平衡態統計物理進行瞭初步探討，引入瞭麥剋斯韋-玻爾茲曼速率方程和綫性響應理論（Linear Response Theory），為研究輸運過程和動力學行為奠定瞭理論基礎。 本書特色 理論深度適中： 保證瞭量子統計和相變理論的嚴謹性，同時提供瞭大量的物理洞察。 現代觀點： 強調瞭重整化群方法在凝聚態物理和粒子物理中的普適性應用。 應用廣泛： 內容涵蓋瞭從經典熱力學到量子凝聚體物理的廣闊範圍。 適用讀者 所有物理學專業學生，特彆是對凝聚態物理、粒子物理和復雜係統研究感興趣的讀者。要求具備紮實的經典力學和量子力學基礎。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的印象是它嚴謹的學術態度和豐富的案例分析。作者在論述每一個理論模型時，都會引用大量的實驗數據和觀測結果來佐證，這使得書中的內容既有理論深度，又有實踐指導意義。我特彆欣賞書中對湍流擴散模型和湍流參數化方法的詳細介紹，這些內容對於理解汙染物在大氣中的遷移擴散規律至關重要。書中還列舉瞭許多實際應用場景，比如如何在城市規劃中考慮湍流的影響，如何設計更安全的飛行器，以及如何預測極端天氣事件的發生。這些案例讓我看到瞭大氣湍流研究的實際價值，也讓我更加理解瞭科學研究是如何服務於社會發展的。書中的公式和推導雖然不少，但作者的講解非常到位，會給齣清晰的思路和步驟，即使是初學者也能跟著一步步理解。讀完這本書，我感覺自己對大氣湍流的研究不再是霧裏看花，而是有瞭一套比較係統和完整的認識框架。

评分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，與其說是在學習，不如說是在進行一次深度思考的旅程。作者並沒有簡單地羅列知識點，而是引導讀者去探索和發現。每一章的結尾，都會留下一些值得深思的問題，或者提齣一些前沿的研究方嚮，這極大地激發瞭我的求知欲。我尤其被書中關於“湍流可預測性的極限”的討論所吸引。在混沌理論的框架下，理解大氣湍流的長期預測是如何成為一個巨大的挑戰，以及科學傢們是如何嘗試突破這一限製的，讓我對科學探索的邊界有瞭更深的認識。書中的數學模型和理論推導，雖然不是我專業領域，但作者的講解方式，更側重於概念的理解和思想的傳達，而非生硬的公式堆砌。這使得我能夠在這種高度抽象的物理概念中，感受到一種深刻的哲學思考，以及人類認識自然、改造自然的艱辛與偉大。這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一本關於科學精神的啓迪之書。

评分☆☆☆☆☆

在翻閱過程中，我最大的感觸是，這本書以一種非常“中國化”的方式，嚮我們呈現瞭大氣湍流這一世界性的科學難題。雖然主題是國際化的，但作者的錶達方式，特彆是對於復雜概念的解釋，總能找到非常貼切且易於理解的切入點，仿佛是在和一位資深的中國學者在對話。書中的案例，也選取瞭一些與我國實際情況相關的，例如在中國城市化進程中，湍流對空氣質量的影響，以及在我國特殊地理環境下（如高原、山區）的湍流特性。這讓我感到非常親切，也更加體會到科學研究的本土化和應用價值。雖然我並非該領域的專業人士，但在閱讀過程中，我從未感到被邊緣化，反而覺得能夠輕鬆地跟上作者的思路。這種既有國際視野，又有本土關懷的學術著作，在當今非常難得，讓我對中國物理學界的學術研究水平有瞭更深的敬意。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就有一種沉靜而深邃的科學美感，淡雅的藍色和銀色交織，仿佛預示著對浩瀚大氣中無處不在的湍流現象的探索。拿到手裏，紙張的質感溫潤厚實，印刷清晰，翻閱時有種令人愉悅的手感。我一直對氣象學，尤其是那些影響我們日常生活卻又難以捉摸的現象感到好奇。大氣湍流，這個詞本身就充滿瞭力量和神秘感，它解釋瞭為什麼我們有時會遇到突如其來的強風，為什麼飛行器會遭遇顛簸，甚至它還與空氣汙染物的擴散有著密切的關係。這本書的名字“大氣湍流基礎”吸引瞭我，因為它暗示著這是一次係統性的、從根本上理解這一復雜現象的旅程。我期待著它能為我揭開這層麵紗，讓我能更清晰地認識到空氣運動中那些看似混亂實則蘊含著深刻規律的本質。雖然我還沒有深入閱讀，但僅僅是初步的瀏覽，那些目錄和章節標題就已經勾起瞭我濃厚的興趣，讓我迫不及待地想 dive in，去領略這門學科的魅力，感受物理學在解讀地球呼吸時所展現齣的智慧。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是，原來我們每天呼吸的空氣，其運動方式是如此的復雜和充滿挑戰。作者用一種非常清晰且富有邏輯性的語言，將大氣湍流這個概念層層剝開，從最基礎的流體力學原理講起，逐步深入到各種統計模型和數值模擬。我特彆喜歡其中對湍流尺度和能量級串的講解，雖然這些概念聽起來有些抽象，但書中通過大量的圖示和類比，將它們變得生動易懂。例如，作者將湍流比作鍋裏翻滾的水，不同大小的氣泡代錶瞭不同的湍流尺度，這個比喻讓我立刻理解瞭湍流的復雜性和多尺度特性。此外，書中對湍流與邊界層、湍流與能量傳輸等內容的探討，也極大地拓展瞭我對大氣現象的認知。我以前總覺得天氣變化是隨機的，但讀瞭這本書纔知道，很多看似偶然的現象，背後都有著深刻的物理機製在起作用。這本書讓我從一個更科學、更專業的角度去理解我們周圍的世界，也讓我對氣象預報的復雜性和重要性有瞭更深的體會。

評分☆☆☆☆☆

書還行，買來看看吧。。

評分☆☆☆☆☆

ok

評分☆☆☆☆☆

經典

評分☆☆☆☆☆

過於精簡，內容存在問題，不連貫，不適閤初學研究者

評分☆☆☆☆☆

物流速度很快，很滿意京東的服務!

評分☆☆☆☆☆

內容翔實，質量好

評分☆☆☆☆☆

質量不錯，書整體也不錯，值得一看

評分☆☆☆☆☆

不錯！

評分☆☆☆☆☆

不錯，書挺好的