量纲分析与Lie群

解决任何科学技术问题都需要建模和求解。美国著名学者B. J. Cantwell倡议：理工科的学生，一要学习量纲分析方法，二要掌握Lie群对称分析。前者用来建立物理模型，后者用来求解。

本书系统地介绍了量纲分析和Lie群。在量纲分析部分，阐述了量纲分析的基本概念和方法，并通过一系列实例展示它的普适性，如破甲弹金属射流的稳定性问题、薄板在高速射流冲击下的撕裂问题、固体的断裂问题、航天器液体推进剂的晃动问题、海面原油泄漏的扩展问题、点源强爆炸问题、沙漠治理中草方格的障沙问题和湍流标度律问题等。在Lie群部分，介绍了Lie群对称的概念、无穷小生成元和Lie代数、泛函的Noether守恒律、微分方程的不变量和相似解的寻求、Lie群的外微分形式、符号运算的软件介绍，并通过一些实例展示Lie群对称性方法的强大，如传热问题、平板大挠度的von Kármán方程、无粘...

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解决任何科学技术问题都需要建模和求解。美国著名学者B. J. Cantwell倡议：理工科的学生，一要学习量纲分析方法，二要掌握Lie群对称分析。前者用来建立物理模型，后者用来求解。

本书系统地介绍了量纲分析和Lie群。在量纲分析部分，阐述了量纲分析的基本概念和方法，并通过一系列实例展示它的普适性，如破甲弹金属射流的稳定性问题、薄板在高速射流冲击下的撕裂问题、固体的断裂问题、航天器液体推进剂的晃动问题、海面原油泄漏的扩展问题、点源强爆炸问题、沙漠治理中草方格的障沙问题和湍流标度律问题等。在Lie群部分，介绍了Lie群对称的概念、无穷小生成元和Lie代数、泛函的Noether守恒律、微分方程的不变量和相似解的寻求、Lie群的外微分形式、符号运算的软件介绍，并通过一些实例展示Lie群对称性方法的强大，如传热问题、平板大挠度的von Kármán方程、无粘流体的Euler方程的Lie群对称分析、一般非线性Burgers方程的精确解、弹性力学的Noether守恒律、二维流体边界层方程的Lie群对称性分析等。

本书适合理工科大学生、研究生和相关领域的研究人员使用。

前辅文
第一章 量纲分析
第二章 量纲分析的基本概念和П定理
2.1 量纲
2.2 量纲的幂次律
2.3 量纲一致性定律
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前辅文
第一章 量纲分析
第二章 量纲分析的基本概念和П定理
2.1 量纲
2.2 量纲的幂次律
2.3 量纲一致性定律
2.4 П定理
2.5 量纲分析的6 步法
2.6 量纲分析的难点
2.7 一些常用的无量纲量
第三章 量纲分析的经典问题
3.1 肥皂泡中的压强问题
3.2 机翼的升力问题
3.3 管中的流动摩擦阻力问题
3.4 Rayleigh 低速绕流换热问题
3.5 弹性线在拉紧状态下的振动频率问题
3.6 单摆的振动周期问题
第四章 量纲分析的扩展
4.1 定向量纲
4.1.1 炮弹的水平距离问题
4.1.2 弹性线的振动能量问题
4.1.3 弹性圆球的接触问题
4.2 量纲分析的不完全相似问题
第五章 相似论
5.1 相似论的基本概念
5.2 弹性梁的挠度
5.3 相似变量
第六章 量纲分析和相似论的应用
6.1 破甲弹金属射流的稳定性问题
6.2 薄板在高速射流冲击下的撕裂问题
6.3 固体的断裂问题
6.4 航天器液体推进剂的晃动问题
6.5 海面原油泄漏的扩展问题
6.6 风吹声问题
6.7 不可压各向同性湍流的标度律
6.8 可压缩湍流的能谱标度律初探
6.8.1 对应速度场u的可压缩湍流能谱
6.8.2 对应v=ƿ1/3的可压缩湍流能谱
6.9 湍流噪声问题
6.9.1 Lighthill$U^8$标度律
6.9.2 超音速功率的实测标度律
6.9.3 湍流噪声的统一标度律
6.9.4 结论
6.10 点源强爆炸问题
6.11 沙漠治理中草方格的障沙问题
6.11.1 草方格
6.11.2 草方格的空气动力学分析
6.11.3 草方格的量纲分析
6.11.4 结论
6.12 考虑温度变化时微机电系统陀螺仪的标度律
6.13 水力压裂问题
6.13.1 水力压裂的量纲分析
6.13.2 不同情况的简化
6.13.3 时间效应
6.13.4 结论
6.14 高超声速的相似律
6.14.1 高超声速的微分方程
6.14.2 二维流动的相似律
6.14.3 轴对称流动
第七章 群论基本概念
7.1 群的定义
7.2 Lie 群的创立和传播
第八章 Lie 群分析的基本概念
8.1 3 个微分方程求解实例
8.2 单参数Lie 群和Lie 级数
8.3 无穷小生成元
8.4 正则坐标
8.5 不变性或对称性
8.6 无穷小生成元的延拓和对称性
第九章 微分方程的对称性和Lie 群对称性决定方程
9.1 一阶微分方程的决定方程
9.2 二阶微分方程的决定方程
9.3 特征线法和不变量
9.3.1 特征线法
9.3.2 不变量
9.4无穷小生成元 一次{延拓 的{不变量
9.5 无穷小生成元二次延拓的不变量
第十章 Lie 代数
10.1 Lie 代数
10.2 可解Lie 代数
第十一章 二阶微分方程的求解
11.1 正则变量方法
11.2Lie 群 求解微分方程的5 步法
第十二章 偏微分方程的Lie 群对称方法
第十三章 泛函的Lie 群对称性和Noether 守恒律
13.1 泛函变分的Lie 群对称性
13.2 多变量情况下的导数和全导数
13.3 Noether 守恒律
13.4 Ibragimov 守恒律
第十四章 Lie 群对称方法的外微分形式
14.1 微分形式简介
14.2 微分方程的微分形式
14.3 微分方程对称的微分形式
第十五章 Lie 群对称方法的软件系统
15.1 Mathematica
15.2 Maple
第十六章 Lie 群的应用
16.1 传热问题
16.2 平板大挠度的von Kármán方程
16.3 二维平行剪切流的线性稳定Orr-Sommerfeld 方程的Lie 群对称性分析
16.4 无黏流体的Euler 方程的Lie 群对称性分析
16.5 黏性流体的Navier-Stokes 方程的Lie 群对称性分析
16.6 一般非线性Burgers 方程的精确解
16.6.1 Lie 群对称无穷小生成元
16.6.2 Lie 代数和Lie 群
16.6.3 精确解和通解
16.6.4 精确相似解
16.7 反应扩散方程的Lie 群对称性分析和求解
16.7.1 式(16.103) 的Lie 群对称性分析
16.7.2 守恒律
16.7.3精确解
16.8 弹性力学的Noether 守恒律
16.8.1 弹性力学势能的Noether 守恒律
16.8.2 弹性余能的Noether 守恒律
16.9 二维流体边界层方程的Lie 群对称性分析
16.10 不可压流体的湍流问题
第十七章 量纲理论与Lie 群
17.1 多参数拉伸群
17.2 量纲理论
参考文献
结束语
· · · · · · (收起)