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水聲學(xué)數(shù)值計(jì)算的譜方法:原理與編程實(shí)踐

水聲學(xué)數(shù)值計(jì)算的譜方法:原理與編程實(shí)踐

定 價(jià):¥118.00

作 者: 王勇獻(xiàn) 等 著
出版社: 科學(xué)出版社
叢編項(xiàng):
標(biāo) 簽: 暫缺

ISBN: 9787030702975 出版時(shí)間: 2022-04-01 包裝: 平裝
開本: 16開 頁數(shù): 199 字?jǐn)?shù):  

內(nèi)容簡(jiǎn)介

  《水聲學(xué)數(shù)值計(jì)算的譜方法:原理與編程實(shí)踐》以求解水下聲傳播問題為主要目標(biāo),系統(tǒng)介紹譜方法這一數(shù)值離散技術(shù)的應(yīng)用?!端晫W(xué)數(shù)值計(jì)算的譜方法:原理與編程實(shí)踐》以水聲傳播物理學(xué)問題和數(shù)值方法為主線,共8章內(nèi)容。第1、2章分別介紹水聲學(xué)背景和必備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。第3章概要介紹了譜方法的原理、分類與具體求解方法。第4、5章分別詳細(xì)討論了使用譜方法求解穩(wěn)態(tài)型方程和發(fā)展型方程的流程與步驟。第6、7章聚焦水聲學(xué)應(yīng)用問題,分別討論了如何使用譜方法求解簡(jiǎn)正波模型和拋物方程模型的實(shí)際問題。第8章為擴(kuò)展性主題,為讀者未來深入從事本領(lǐng)域研究提供進(jìn)一步指引。

作者簡(jiǎn)介

暫缺《水聲學(xué)數(shù)值計(jì)算的譜方法:原理與編程實(shí)踐》作者簡(jiǎn)介

圖書目錄

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 水聲學(xué)定義 1
1.2 水聲學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 2
1.2.1 理論研究 2
1.2.2 實(shí)驗(yàn)研究 3
1.3 水聲學(xué)研究的主要特點(diǎn) 5
1.3.1 聲波及其傳播規(guī)律是水聲學(xué)研究的主要對(duì)象 5
1.3.2 水聲學(xué)研究與海洋環(huán)境時(shí)空頻特性緊密結(jié)合 6
1.3.3 水聲學(xué)的發(fā)展與水聲工程技術(shù)緊密關(guān)聯(lián) 6
1.4 水聲傳播數(shù)學(xué)模型及數(shù)值離散化方法 7
1.4.1 水聲傳播問題的常用簡(jiǎn)化模型 7
1.4.2 常用數(shù)值離散化方法 8
1.5 本書內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu) 9
第2章 偏微分方程的性質(zhì)與求解 11
2.1 擬線性偏微分方程的分類 11
2.1.1 一階擬線性偏微分方程的分類 11
2.1.2 二階線性偏微分方程的分類 13
2.2 三類偏微分方程的一般性質(zhì) 15
2.2.1 雙曲型方程 16
2.2.2 拋物型方程 17
2.2.3 橢圓型方程 18
2.3 從計(jì)算角度看偏微分方程的分類 19
2.4 定解問題及其適定性 20
2.5 本章小結(jié) 21
第3章 譜方法基礎(chǔ) 22
3.1 加權(quán)殘差方法 22
3.2 三類譜方法:配點(diǎn)法、Tau方法和Galerkin方法 25
3.2.1 配點(diǎn)法 25
3.2.2 Tau方法 28
3.2.3 Galerkin方法 29
3.3 Chebyshev譜方法 31
3.3.1 Chebyshev多項(xiàng)式 31
3.3.2 Gauss型數(shù)值求積 33
3.3.3 Chebyshev譜變換 39
3.3.4 在譜空間上實(shí)施運(yùn)算 43
3.3.5 在網(wǎng)格點(diǎn)空間上實(shí)施運(yùn)算 52
3.4 本章小結(jié) 56
習(xí)題 56
第4章 使用譜方法求解穩(wěn)態(tài)型方程 57
4.1 配點(diǎn)法求解Poisson方程 57
4.1.1 基本求解過程 57
4.1.2 其他類型的邊界條件處理 60
4.1.3 定義域?yàn)橐话阌邢迏^(qū)間時(shí)的情形 62
4.2 Tau方法求解Poisson方程 64
4.2.1 基本求解過程 64
4.2.2 其他類型的邊界條件處理 69
4.2.3 定義域?yàn)橐话阌邢迏^(qū)間時(shí)的情形 72
4.3 Galerkin方法求解Poisson方程 74
4.3.1 基本求解過程 74
4.3.2 其他類型的邊界條件處理 79
4.3.3 定義域?yàn)橐话阌邢迏^(qū)間時(shí)的情形 82
4.4 三種譜方法的比較 87
4.5 本章小結(jié) 94
習(xí)題 94
第5章 使用譜方法求解發(fā)展型方程 95
5.1 配點(diǎn)法求解熱傳導(dǎo)方程 96
5.2 Tau方法求解熱傳導(dǎo)方程 99
5.3 Galerkin方法求解熱傳導(dǎo)方程 105
5.3.1 基本求解過程 105
5.3.2 其他邊值條件類型的處理 107
5.4 本章小結(jié) 112
習(xí)題 112
第6章 水聲傳播簡(jiǎn)正波模型的譜方法 114
6.1 水聲傳播問題的數(shù)理方程 114
6.1.1 聲傳播的基本物理學(xué)原理 114
6.1.2 時(shí)域波動(dòng)方程 115
6.1.3 頻域波動(dòng)方程:化四維方程為三維方程 116
6.1.4 三維問題簡(jiǎn)化為二維問題的兩種場(chǎng)景 117
6.1.5 聲源、邊界條件與傳播損失 118
6.1.6 有損介質(zhì)與吸收層 120
6.2 水聲傳播簡(jiǎn)正波模型 120
6.3 求解水聲傳播簡(jiǎn)正波模型的譜方法 122
6.3.1 使用配點(diǎn)法求解簡(jiǎn)正波模型 123
6.3.2 使用Tau方法求解簡(jiǎn)正波模型 129
6.4 本章小結(jié) 135
習(xí)題 136
第7章 水聲傳播拋物方程模型的譜方法 137
7.1 水聲傳播問題的拋物方程模型 137
7.1.1 標(biāo)準(zhǔn)拋物方程模型 137
7.1.2 寬角有理近似的拋物方程模型 138
7.2 求解水聲傳播拋物方程模型的譜方法 139
7.2.1 使用配點(diǎn)法求解拋物方程模型 140
7.2.2 使用Tau方法求解拋物方程模型 144
7.3 本章小結(jié) 150
習(xí)題 150
第8章 水聲數(shù)值計(jì)算創(chuàng)新專題 152
8.1 使用譜方法解決多維水聲傳播應(yīng)用問題 152
8.2 求解多層非連續(xù)介質(zhì)下的水聲傳播問題 157
8.3 Legendre譜方法 163
8.3.1 Legendre多項(xiàng)式 163
8.3.2 Legendre變換 165
8.3.3 Gauss型數(shù)值求積 165
8.3.4 用Legendre譜方法求解水聲傳播問題 165
8.4 性能優(yōu)化與并行計(jì)算的編程實(shí)踐指南 170
8.4.1 編寫性能更優(yōu)的MATLAB代碼 170
8.4.2 編程語言及高效的數(shù)學(xué)庫(kù) 174
8.4.3 高性能并行計(jì)算 176
8.4.4 程序性能優(yōu)化 189
8.5 本章小結(jié) 193
習(xí)題 193
主題索引 194
參考文獻(xiàn) 197
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