新华正版 最小熵产生、耗散结构和混沌理论及其在河流演变分析中的应用 徐国宾,赵丽娜 著 9787030528728 科学出版社 2017-06-01
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作者:
徐国宾,赵丽娜 著
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出版社:
科学出版社
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ISBN:
9787030528728
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出版时间:
2017-06
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四部分类:
子部 > 艺术 > 书画
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装帧:
精装
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开本:
16开
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作者:
徐国宾,赵丽娜 著
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出版社:
科学出版社
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ISBN:
9787030528728
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出版时间:
2017-06
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四部分类:
子部 > 艺术 > 书画
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作者简介
徐国宾，1956年9月出生，河北省石家庄人。现任天津大学教授，博士生导师，国家注册土木工程师（水利水电工程），兼中国水利学会泥沙专业委员会和水力学专业委员会委员。1982年1月毕业于华北水利水电学院水利水电工程建筑系，获工学学士学位。2002年8月毕业于天津大学水利水电工程系，获工学博士学位。曾先后任职于水利部西北水利科学研究所和水利部天津水利水电勘测设计研究院科学研究所。主要研究方向为工程水力学与工程泥沙，河流演变、整治及模拟，水沙调度与环境生态工程等。主持和参与完成国家自然科学基金、国家科技支撑计划项目、省部级科研基金资助项目和重量、省级重点建设工程应用科研项目等数10项。出版专著《河工学》，普通高等教育“十二五”规划教材（研究生教学用书）《河流动力学专论》。主编普通高等教育“十二五”规划教材《水电站》并获得第壹届高等学校水利类专业很好教材奖。已授权国家发明8项和实用新型1项，发表学术论文130余篇，以及获得天津市科技进步一等奖，陕西省科技进步二等奖和第5届钱宁泥沙科学论文奖等奖项。
目录
序
前言
第1章经典热力学概论1
1.1系统及其分类1
1.2平衡态与非平衡态2
1.2.1状态参量、状态函数和物态方程2
1.2.2平衡态、非平衡态和非平衡定态3
1.3可逆过程与不可逆过程4
1.4热力学基本定律5
1.5熵与优选熵原理6
1.6涨落、平衡和稳定7
1.7对称性与有序和无序9
1.8热力学基本方程及平衡判据10
1.8.1热力学基本方程10
1.8.2平衡判据与稳定性条件12
1.9小结13
第2章非平衡态热力学基本理论14
2.1非平衡态热力学研究简介14
2.2开放系统的状态与熵变15
2.3局域平衡假设及基本方程17
2.3.1局域平衡假设17
2.3.2质量守恒方程18
2.3.3局域熵平衡方程19
2.3.4局域熵产生与广义力和广义流21
2.4Lyapunov稳定性理论22
2.5近平衡态线性区的最小熵产生理论24
2.5.1唯象方程与Onsager倒易关系24
2.5.2最小熵产生原理与定态的稳定性24
2.6远离平衡态非线性区的耗散结构理论28
2.6.1普适发展判据28
2.6.2超熵产生29
2.6.3耗散结构及其特点32
2.6.4耗散结构形成条件36
2.7最小熵产生原理等价于最小能耗率原理37
2.8最小熵产生原理和耗散结构理论适用范围38
2.9小结39
第3章混沌理论41
3.1混沌研究起源及发展过程41
3.2混沌的概念及分类43
3.3产生混沌的途径44
3.4混沌的基本特征46
3.5识别混沌的几种常用方法47
3.5.1相图法48
3.5.2分频采样48
3.5.3庞加莱截面48
3.5.4相空间重构49
3.5.5功率谱分析51
3.5.6主分量分析52
3.5.7分形维数53
3.5.8Lyapunov指数54
3.5.9测度熵55
3.6耗散结构是混沌的一种特例57
3.7小结58
第4章黏性流体热力学问题59
4.1描述流体运动的两种基本方法59
4.2流体运动的三个基本方程60
4.3流体的熵平衡方程65
4.4流体的能量耗散函数及能耗率66
4.5基于广义流和广义力的河流能耗率69
4.5.1河流的广义力和广义流70
4.5.2河流的能量耗散函数及能耗率71
4.6流体最小能耗率原理71
4.7小结73
第5章流体最小能耗率原理的数值水槽仿真模拟74
5.1数值水槽模拟概述74
5.2水流运动数值模型75
5.3水槽变坡模拟77
5.4模型建立、网格划分及边界条件78
5.5单位体积水体能耗率及其计算80
5.6计算工况81
5.7计算结果与分析82
5.8小结84
第6章基于能耗率与耗散结构和混沌理论的河床演变分析85
6.1冲积河流自动调整85
6.1.1河流的自动调整功能85
6.1.2河流的短期调整与长期调整86
6.1.3河流处于相对平衡状态时能耗率最小87
6.2影响河床演变因素的权重分析88
6.2.1基于信息熵的权重分析89
6.2.2基于相关系数法的权重分析95
6.3基于最小能耗率原理的河相关系97
6.4稳定弯道曲率分析101
6.5河型成因分析103
6.6不同河型的能耗率及其变化105
6.7河型转化中的耗散结构和混沌110
6.8小结111
第7章基于多元时间序列的不同河型混沌特性分析113
7.1河流混沌特性分析方法113
7.2河流混沌特性分析实例114
7.2.1黄河下游6个河段月宽深比、月径流量和月含沙量实测资料114
7.2.2宽深比、径流量和含沙量时间序列的相空间重构134
7.2.3宽深比、径流量和含沙量时间序列的混沌特性识别144
7.2.4宽深比、径流量和含沙量时间序列的混沌特性加权平均156
7.3小结157
第8章基于超熵产生的河型稳定判别158
8.1超熵产生与超能耗率158
8.2河型稳定判据159
8.3不同河型稳定性分析163
8.4小结167
第9章最小能耗率原理在渠首引水防沙设计中的应用168
9.1低坝（闸）引水渠首泄洪冲沙闸宽度的计算168
9.1.1泄洪冲沙闸的布置及其作用169
9.1.2泄洪冲沙闸宽度计算方法170
9.2弯道式引水渠首中弯道的优化设计172
9.2.1引水弯道优化设计数学模型173
9.2.2优化计算结果及验证175
9.3小结176
基于最小能耗率原理的稳定渠道优化设计177
10.1稳定渠道的类型及适用条件177
10.2稳定渠道优化设计目标函数178
10.3渠道不淤流速与不冲流速179
10.3.1渠道水流挟沙力179
10.3.2渠道不淤流速181
10.3.3渠道不冲流速182
10.4不冲不淤平衡渠道优化设计183
10.5冲淤平衡渠道优化设计187
10.6小结191
参考文献192
附录A矩阵概念200
附录B矢量、张量与场论基础204
B.1矢量204
B.2张量207
B.3场论212
附录C泛函和变分初步217
C.1泛函217
C.2变分220
内容摘要
本书将很小熵产生原理和耗散结构理论以及混沌理论应用到河流演变分析中，并运用它们研究分析解决一些河流工程中的实际问题。全书共分10章，分别为：经典热力学概论；非平衡态热力学基本理论；混沌理论；黏性流体热力学问题；流体很小能耗率原理的数值水槽仿真模拟；基于能耗率与耗散结构和混沌理论的河床演变分析；基于多元时间序列的不同河型混沌特性分析；基于超熵产生的河型稳定判别；很小能耗率原理在渠首引水防沙设计中的应用；基于很小能耗率原理的稳定渠道优化设计。
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