内容介绍
《地球流体力学中的数学问题》
本书从数学角度系统论述了地球流体力学的有关问题,从面使地球流体力学的内容与数学方法密切结合起来。它对广大地球流体力学工作者、教学和科研人员掌握基本理论、改进和创新理论及方法都会有极大的益处。 全书共分八章。前四章概述了地球流体力学的基本内容,而后四章是本书的重点,详细论述了非线性力学的主要课题、主要成果和最新进展。
目录
第一章旋转与层结流体.................................... ( 1 )
1.1 地球流体的主要特征............................. ( 1 )
1.2 状态方程......... ...... ............................... ( 4 )
1.3 热力学方程... ... .................................... ( 6 )
查看更多↓1.4 连续性方程... ...... ...... ... ...... .................. ( 14 )
1.5 运动方程.................... .... ...... ... .. ............. ( 15 )
1.6 基本方程组. ...... ... ...... .. .. ... .............. ( 17 )
1. 7 位涡度方程.. ............ ... ... ... ... ... ... ......... ( 22 )
1.8 平衡状态与静力稳定度.. ...... ... ... ... ... ...... ( 25 )
1.9 有效位能........ ............... .................. . .( 34 )
1.10 以平衡状态为背景的基本方程组............... ( 35 )
1.11 浅水模式............................................. ( 44 )
1.12 β平面............................................... ( 48)
第二章准地转动力学. ..................................... ( 50 )
2.1 尺度分析......................................... . . ( 50 )
2.2 WKB方法(摄动法)...... ......... ...... ......... ( 57 )
2.3 准地转近似........................................... ( 59 )
2.4 准地转位涡度守恒定律...... ... ......... ...... .. ( 74 )
2.5 Ekman层............................................ ( 80 )
2.6 β效应与海洋环流. ..... .......... ............... ( 87 )
2.7 地转适应...... ............... ...... ............ ....... ( 91)
第三章线性波动.......................................... ( 104 )
3.1 波的概念... ... ... ...... ... ... ......... ............... ( 104 )
3.2 小振幅波、正交模方法(normal mode
method)...... . ................................ ( 110 )
3.3 各种系统的能量守恒定律........................ ( 113 )
3.4 浅水模式中的波动...................... .........( 109 )
3.5 一般系统中的波动... ...... ...... ...... ......... .. (128)
3.6 准地转模式中的波动.................. ........... ( 135 )
3.7 Rossby波的垂直模态........................... ( 138 )
3.8 Haurwitz波........................................ ( 139 )
3.9 永恒性波...... ... ... ..................... ......... ... ( 142 )
第四章波的传播理论... ............... .................. ( 147)
4.1 缓变波列(slowly varyingwavetrain)... ( 147)
4.2 波能密度及其守恒原理........................... ( 151 )
4.3 波作用量及其守恒原理........................... ( 156 )
4.4 波的多尺度方法...... ...... ...... ......... ... ...... ( 160 )
4.5 Rossby波的传播图像...... .. .... ............... ( 167 )
4.6 Rossby波的经向和垂直传播................. ( 169)
4.7 Rossby波的动量和热量输送.................. ( 173 )
4.8 Rossby波的演变、波与基本流场的相互作用..........................( 177 )
4.9 E-P通量(Eliassen-Palm flux )......... ( 189)
4.10 Rossby波的共振相互作用..................... ( 191)
4.11 赤道惯性边界流................................ ( 201 )
第五章非线性波动....................................... ( 205 )
5.1 波动方程的特征线,Riemann不变量......... ( 205)
5.2 浅水波的Korteweg-deVries方程和Bous-sinesq方程................( 214 )
5.3 非线性效应:波的变形........................... ( 218 )
5.4 粘性的作用,Burgers方程的求解........... ( 222)
5.5 频散的作用,KdV方程的求解, 椭圆余弦波和不立波...................... ( 226 )
5.6 能精确求解的其他非线性方程... ............... ( 239 )
5.7 非线性波的波参数......... ......... ......... ...... ( 250 )
5.8 KdV方程求解的摄动法.......... ............ ( 255 )
5.9 约化摄动法(reductive perturbationmethod)...... ........ ... ( 258 )
5.10 非线性展开法.................................... ( 277 )
5.11 散射反演法(nverse scatteringmethod)...................... ( 284 )
5.12 KdV方程的孤立子解............ ............... ( 295 )
5.13 非线性方程的守恒律........................... ( 306)
第六章流动的稳定性..................................... ( 310 )
6.1 引言...... ... ...... ............ ......... ... ...... ...... ( 310)
6.2 重力波的稳定度.................................... ( 316 )
6.3 惯性重力波的稳定度............................. ( 332)
6.4 Rossby波的稳定度.............................. ( 354)
6.5 临界层................................................ ( 382 )
6.6 非线性稳定度............ ......... ... ... ...... ......( 385)
6.7 常微分方程稳定性理论........................... ( 394 )
第七章分岔和突变....................................... ( 424 )
7.1 数学物理中的分岔现象和耗散结构............ ( 424)
7.2 分岔点和极限点......... ... ..... ....... ... ......... ( 431 )
7.3 分岔的三种基本原型.............................. ( 436)
7.4 定常状态解吸其稳定性... ...... ...... ......... ... ( 442 )
7.5 周期解及其稳定性,Poincare截面......... ( 446)
7.6 突变的物理背景和分析........................ .. ( 453)
7.7 突变规则, 尖拐突变的性质..................... ( 464 )
7.8 突变理论的应用...... ... ... ... ...... ... ...... ...... ( 468 )
7.9 协同性............ .......................... ........ ( 471 )
7.10 Lorenz方程......... ........................... .. ( 479 )
7.11 映射中的分岔............ ........................ ( 484 )
第八章浑沌(chaos ) ................................ ( 492)
8.1 浑沌研究的历史概述... ...... ... ...... ............ ( 492)
8.2 浑沌运动的几个实例.............................. ( 496)
8.3 浑沌发生的模型.... .. ............................ ( 505 )
8.4 浑沌的伸长折叠性质............................. ( 519)
8.5 二维可逆映射... ... ......... ... ...... ......... ...... ( 522 )
8.6 显示浑沌的常微分方程系统..................... ( 527 )
8.7 通向湍流的道路... ....................... .......... ( 534 )
8.8 Liapunov特征指数........................ ...... ( 544 )
8.9 分数维... ... ......... ...... ...... ......... ............ ( 555 )
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