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船舶动力系统设计中的数值计算方法PDF电子书下载

交通运输

• 作 者：岳国强，姜玉廷，廉春波，王立刚着
• 出 版 社：北京：高等教育出版社
• 出版年份：2018
• ISBN：9787040490374
• 页数：240 页

图书介绍：本书为哈尔滨工程大学“三海一核”特色项目精品系列教材之一，是船舶与海洋工程专业的核心课程教材。本书引导读者从最基本的专业术语和概念出发，循序渐进地将数值计算中的数学思想逐步深入到船舶动力系统设计的整个领域，使读者在阅读的过程中逐步提高对船舶动力设计中一般概念及规律的认识。本书内容紧扣船舶动力行业的相关内容，反映了该专业新知识、新技术、新成果与数值计算的紧密关联，同时也给数值计算赋予了深刻的工程应用背景。全书共8章，主要包括船舶动力系统设计中的数值计算方法引论、数值计算中的误差及其在船舶动力系统中的应用、插值法、曲线拟合在发动机试验数据处理中的应用、船舶动力系统复杂模型的数值积分、船舶动力系统中非线性方程的数值解法、线性方程组的数值解法，以及常微分方程的数值解法。本书可供船舶动力相关专业的本科生使用。 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇：城市轨道交通运营管理下一篇：交通工程学 第3版 《船舶动力系统设计中的数值计算方法》目录 标签：数值 船舶 动力 计算 方法

第1章 船舶动力系统设计中的数值计算引论1

1.1 计算流体力学与数值计算方法1

1.2 船舶动力计算机仿真与数值计算方法3

1.3 船舶动力装置测试技术与数值计算方法6

1.4 发动机性能试验与数值计算方法9

习题11

第2章 数值计算中的误差及其在船舶动力系统中的应用12

2.1 船舶动力系统中的计算误差12

2.2 误差的种类及其来源13

2.2.1 模型误差13

2.2.2 观测误差13

2.2.3 截断误差14

2.2.4 舍入误差14

2.3 误差的评价指标15

2.3.1 绝对误差和绝对误差限15

2.3.2 相对误差和相对误差限16

2.4 有效数字及其与误差的关系18

2.4.1 有效数字18

2.4.2 有效数字与误差的关系18

2.5 误差的传播与估计20

2.5.1 误差估计的一般公式20

2.5.2 误差在算术运算中的传播21

2.6 数值计算方法的稳定性23

2.7 误差分析在船舶动力系统中的应用26

小结27

习题27

第3章 插值法29

3.1 多项式插值30

3.2 拉格朗日插值31

3.2.1 拉格朗日插值多项式31

3.2.2 插值余项33

3.3 牛顿插值多项式35

3.3.1 差商与牛顿基本插值多项式36

3.3.2 向前差分与向后差分的牛顿插值公式38

3.4 埃尔米特（Hermite）插值多项式42

3.5 分段低次插值46

3.5.1 分段线性插值46

3.5.2 分段三次埃尔米特插值48

3.6 三次样条插值49

3.6.1 三次样条插值函数的定义49

3.6.2 用一阶导数值构造三次样条方法50

3.6.3 用二阶导数值构造三次样条方法52

3.7 船舶动力系统设计中的插值问题54

小结55

习题55

第4章 曲线拟合在发动机试验数据处理中的应用57

4.1 发动机试验数据处理中的数据拟合57

4.2 函数逼近与曲线拟合58

4.3 求解最小二乘法60

4.4 加权最小二乘法64

4.5 利用正交函数作最小二乘拟合66

4.5.1 正交函数族与正交多项式66

4.5.2 正交多项式性质69

4.6 最小二乘法的应用75

小结76

习题77

第5章 船舶动力系统复杂模型的数值积分78

5.1 船舶动力系统中数值积分的应用78

5.1.1 讨论数值求积的必要性78

5.1.2 构造数值求积公式的基本方法79

5.1.3 求积公式的余项与代数精度80

5.2 牛顿一柯特斯公式82

5.2.1 牛顿-柯特斯公式82

5.2.2 牛顿-柯特斯公式的误差与稳定性84

5.2.3 复化牛顿-柯特斯公式86

5.2.4 误差的事后估计与步长的自动选择91

5.2.5 复化梯形法的递推算式92

5.3 龙贝格算法94

5.3.1 龙贝格算法的基本原理94

5.3.2 龙贝格算法计算公式的简化96

5.4 高斯型求积公式97

5.4.1 高斯型求积公式的建立97

5.4.2 高斯型求积公式的余项100

5.4.3 高斯-勒让德求积公式102

5.4.4 高斯-切比雪夫求积公式104

5.5 数值积分的应用105

小结107

习题108

第6章 船舶动力系统中非线性方程的数值解法109

6.1 船舶动力系统中的非线性数值求解概述109

6.2 二分法110

6.2.1 根的搜索110

6.2.2 二分法111

6.3 迭代法113

6.3.1 简单迭代法的几何意义114

6.3.2 迭代法的收敛性115

6.4 牛顿法120

6.4.1 牛顿法公式120

6.4.2 牛顿法的局部收敛性121

6.4.3 牛顿法例子122

6.4.4 牛顿下山法124

6.5 正割法和抛物线法125

6.5.1 正割法125

6.5.2 抛物线法（Muller法）127

6.6 迭代法的Aitken加速方法128

6.7 解非线性方程组的迭代法129

6.7.1 简单迭代法130

6.7.2 牛顿迭代法131

6.8 船舶动力系统设计过程中的非线性方程应用实例132

小结136

习题137

第7章 线性方程组的数值解法138

7.1 N-S方程组的数值求解138

7.2 线性方程组的直接法139

7.2.1 高斯消去法139

7.2.2 选主元素的高斯消去法143

7.3 矩阵的三角分解147

7.4 解三对角方程组的追赶法150

7.5 解对称正定矩阵方程组的平方根法154

7.5.1 平方根法154

7.5.2 改进平方根法158

7.6 线性方程组的误差分析160

7.6.1 向量和矩阵的范数160

7.6.2 病态现象与条件数162

7.7 解线性方程组的迭代法166

7.7.1 雅可比（Jacobi）迭代法167

7.7.2 高斯-赛德尔（Gauss-Seidel）迭代法169

7.7.3 超松弛迭代法（SOR方法）175

7.7.4 迭代法的收敛条件178

7.8 SOR方法在解泊松方程中的应用179

小结182

习题183

第8章 常微分方程数值解法184

8.1 引言184

8.2 欧拉方法185

8.2.1 欧拉法185

8.2.2 改进欧拉法187

8.3 龙格-库塔方法189

8.3.1 龙格-库塔方法的构造189

8.3.2 龙格-库塔方法的推导190

8.4 阿达姆斯方法197

8.4.1 阿达姆斯外插法的推导197

8.4.2 阿达姆斯外插公式的局部截断误差198

8.4.3 阿达姆斯内插法199

8.4.4 阿达姆斯预估-校正方法201

8.5 算法的稳定性及收敛性203

8.5.1 稳定性203

8.5.2 收敛性206

8.6 方程组及高阶方程的数值解法208

8.6.1 一阶方程组208

8.6.2 高阶方程210

8.7 边值问题的数值解法211

8.7.1 差分方法211

8.7.2 线性问题差分方法213

8.7.3 打靶法214

小结219

习题220

习题解答222

参考文献238

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摘要：本文以《船舶动力系统设计中的数值计算方法.pdf电子书版文档下载》为中心，详细阐述了船舶动力系统设计中数值计算方法的应用、特点、挑战及发展趋势，旨在为船舶动力系统设计提供理论支持和实践指导。

1、应用领域

船舶动力系统设计中的数值计算方法广泛应用于船舶设计、船舶性能分析、船舶动力系统优化等方面。通过数值计算方法，可以模拟船舶动力系统的运行状态，预测船舶性能，为船舶动力系统设计提供科学依据。

首先，在船舶设计阶段，数值计算方法可以用于评估不同设计方案的性能，从而选择最优方案。其次，在船舶性能分析阶段，数值计算方法可以模拟船舶在不同工况下的运行状态，为船舶性能优化提供数据支持。最后，在船舶动力系统优化阶段，数值计算方法可以用于分析动力系统各部件的运行状态，为系统优化提供理论指导。

此外，数值计算方法在船舶动力系统故障诊断、船舶动力系统寿命预测等方面也具有重要作用。通过数值计算方法，可以及时发现动力系统潜在问题，提高船舶运行安全性。

2、特点与优势

船舶动力系统设计中的数值计算方法具有以下特点与优势：首先，数值计算方法可以模拟复杂物理过程，提高设计精度。其次，数值计算方法可以快速评估设计方案，缩短设计周期。最后，数值计算方法可以降低设计成本，提高经济效益。

具体来说，数值计算方法可以精确模拟船舶动力系统中的流体流动、热交换、力学响应等复杂物理过程，从而提高设计精度。同时，通过数值计算方法，可以快速评估不同设计方案的性能，为设计人员提供决策依据，缩短设计周期。此外，数值计算方法可以减少物理实验次数，降低设计成本，提高经济效益。

此外，数值计算方法还具有以下优势：一是可以模拟船舶动力系统在不同工况下的运行状态，为船舶性能优化提供数据支持；二是可以分析动力系统各部件的运行状态，为系统优化提供理论指导；三是可以预测船舶动力系统故障，提高船舶运行安全性。

3、挑战与问题

尽管船舶动力系统设计中的数值计算方法具有诸多优势，但在实际应用中仍面临一些挑战与问题。

首先，数值计算方法对计算资源要求较高，需要高性能计算设备支持。其次，数值计算方法在处理复杂物理过程时，可能存在数值稳定性问题。最后，数值计算方法在实际应用中，可能存在计算结果与实际运行状态不符的情况。

针对这些挑战与问题，需要不断优化数值计算方法，提高计算精度和稳定性。同时，加强计算资源建设，提高计算效率。此外，结合实际运行数据，对数值计算结果进行验证和修正，提高计算结果的可靠性。

4、发展趋势

随着计算机技术的不断发展，船舶动力系统设计中的数值计算方法将呈现以下发展趋势：

首先，计算精度和稳定性将不断提高，以满足船舶动力系统设计对计算精度的要求。其次，计算效率将得到显著提升，以满足船舶动力系统设计对计算速度的需求。最后，数值计算方法将与其他设计方法相结合，形成更加完善的设计体系。

此外，随着人工智能、大数据等技术的不断发展，船舶动力系统设计中的数值计算方法将更加智能化、自动化，为船舶动力系统设计提供更加高效、精准的解决方案。

总结：

本文对《船舶动力系统设计中的数值计算方法.pdf电子书版文档下载》进行了详细阐述，分析了船舶动力系统设计中数值计算方法的应用、特点、挑战及发展趋势。通过本文的研究，有助于提高船舶动力系统设计的精度和效率，为我国船舶工业发展提供有力支持。

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