Applications of Vector Analysis and Complex Variables in Engineering
Language: English
Published by Springer International Publishing Apr 2021, 2021
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This item is printed on demand - it takes 3-4 days longer - Neuware -This textbook presents the application of mathematical methods and theorems tosolve engineering problems, rather than focusing on mathematical proofs. Applications of Vector Analysis and Complex Variables in Engineering explains the mathematical principles in a manner suitable for engineering students, who generally think quite differently than students of mathematics. The objective is to emphasize mathematical methods and applications, rather than emphasizing general theorems and principles, for which the reader is referred to the literature.Vector analysis plays an important role in engineering, and is presented in terms of indicial notation, making use of the Einstein summation convention.This text differs from most texts in that symbolic vector notation is completely avoided, as suggested in the textbooks on tensor algebra and analysis written in German by Duschek and Hochreiner, in the 1960s.The defining properties of vector fields, the divergence and curl, are introduced in terms of fluid mechanics. The integral theorems of Gauss (the divergence theorem), Stokes, and Green are introduced also in the context of fluid mechanics. The final application of vector analysis consists of the introduction of non-Cartesian coordinate systems with straight axes, the formal definition of vectors and tensors. The stress and strain tensors are defined as an application. Partial differential equations of the first and second order are discussed. Two-dimensional linear partial differential equations of the second order are covered, emphasizing the three types of equation: hyperbolic, parabolic, and elliptic. The hyperbolic partial differential equations have two real characteristic directions, and writing the equations along these directions simplifies the solution process. The parabolic partial differential equations have two coinciding characteristics; this gives useful information regarding the character of the equation, but does not help in solving problems. The elliptic partial differential equations do not have real characteristics. In contrast to most texts, rather than abandoning the idea of using characteristics, here the complex characteristics are determined, and the differential equations are written along these characteristics. This leads to a generalized complex variable system, introduced by Wirtinger. The vector field is written in terms of a complex velocity, and the divergence and the curl of the vector field is written in complex form, reducing both equations to a single one.Complex variable methods are applied to elliptical problems in fluid mechanics, and linear elasticity.The techniques presented for solving parabolic problems are the Laplace transform and separation of variables, illustrated for problems of heat flow and soil mechanics. Hyperbolic problems of vibrating strings and bars, governed by the wave equation are solved by the method of characteristics as well as by Laplace transform. The method of characteristics for quasi-linear hyperbolic partial differential equations is illustrated for the case of a failing granular material, such as sand, underneath a strip footing. The Navier Stokes equations are derived and discussed in the final chapter as an illustration of a highly non-linear set of partial differential equations and the solutions are interpreted by illustrating the role of rotation (curl) in energy transfer of a fluid. 232 pp. Englisch.…
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- Title
- Applications of Vector Analysis and Complex Variables in Engineering
- Author
- Otto D. L. Strack
- Publisher
- Springer International Publishing Apr 2021
- Publication year
- 2021
- Condition
- Neu
- Binding
- Taschenbuch
- Language
- English
- ISBN 10
- 3030411702
- ISBN 13
- 9783030411701
- Item weight
- 445 grams
- Dimensions
- 254x178x13 mm
The defining properties of vector fields, the divergence and curl, are introduced in terms of fluid mechanics. The integral theorems of Gauss (the divergence theorem), Stokes, and Green are introduced also in the context of fluid mechanics. The final application of vector analysis consists of the introduction of non-Cartesian coordinate systems with straight axes, the formal definition of vectors and tensors. The stress and strain tensors are defined as an application.
Partial differential equations of the first and second order are discussed. Two-dimensional linear partial differential equations of the second order are covered, emphasizing the three types of equation: hyperbolic, parabolic, and elliptic. The hyperbolic partial differential equations have two real characteristic directions, and writing the equations along these directions simplifies the solution process. The parabolic partial differential equations have two coinciding characteristics; this gives useful information regarding the character of the equation, but does not help in solving problems. The elliptic partial differential equations do not have real characteristics. In contrast to most texts, rather than abandoning the idea of using characteristics, here the complex characteristics are determined, and the differential equations are written along these characteristics. This leads to a generalized complex variable system, introduced by Wirtinger. The vector field is written in terms of a complex velocity, and the divergence and the curl of the vector field is written in complex form, reducing both equations to a single one.
Complex variable methods are applied to elliptical problems in fluid mechanics, and linear elasticity.
The techniques presented for solving parabolic problems are the Laplace transform and separation of variables, illustrated for problems of heat flow and soil mechanics. Hyperbolic problems of vibrating strings and bars, governed by the wave equation are solved by the method of characteristics as well as by Laplace transform.
The method of characteristics for quasi-linear hyperbolic partial differential equations is illustrated for the case of a failing granular material, such as sand, underneath a strip footing.
The Navier Stokes equations are derived and discussed in the final chapter as an illustration of a highly non-linear set of partial differential equations and the solutions are interpreted by illustrating the role of rotation (curl) in energy transfer of a fluid.
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About the Author
Dr. Strack received his PhD from the Technical University of Delft, the Netherlands, in 1973. He joined the Department of Civil Engineering of the University of Minnesota in 1974, where he is currently a professor. Dr. Strack is the original developer of the Analytic Element Method, which is a popular method in groundwater modeling. He is the author of the textbook Groundwater Mechanics (Prentice-Hall, 1989) and the textbook Analytical Groundwater Mechanics (Cambridge University Press, 2017), and a chapter on basic groundwater flow equations in Wiley’s forthcoming Water Encyclopedia. He has authored 44 refereed papers in major journals, is the third recipient of the Lifetime Achievement Award, granted by the Minnesota Groundwater Association, and is a correspondent (foreign member) of the Royal Dutch Academy of Sciences. He is the author of the computer programs SLAEM and MLAEM, used for describing groundwater flow.
Professor Strack has taught groundwater flow and mathematics for engineers for over 45 years and has many years of experience as a consultant.
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Allgemeine Geschäftsbedingungen mit Kundeninformationen
Inhaltsverzeichnis
Geltungsbereich
Vertragsschluss
Widerrufsrecht
Preise und Zahlungsbedingungen
Liefer- und Versandbedingungen
Eigentumsvorbehalt
Mängelhaftung
Anwendbares Recht
Gerichtsstand
Alternative Streitbeilegung
- Geltungsbereich
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- Vertragsschluss
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indem er dem Kunden eine schriftliche Auftragsbestätigung oder eine Auftragsbestätigung in Textform (Fax oder E-Mail) übermittelt, wobei insoweit der Zugang der Auftragsbestätigung beim Kunden maßgeblich ist, oder
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indem er den Kunden nach Abgabe von dessen Bestellung zur Zahlung auffordert.
Liegen mehrere der vorgenannten Alternativen vor, kommt der Vertrag in dem Zeitpunkt zustande, in dem eine der vorgenannten Alternativen zuerst eintritt. Nimmt der Verkäufer das Angebot des Kunden innerhalb vorgenannter Frist nicht an, so gilt dies als Ablehnung des Angebots mit der Folge, dass der Kunde nicht mehr an seine Willenserklärung gebunden ist.
2.4 Die Frist zur Annahme des Angebots beginnt am Tag nach der Absendung des Angebots durch den Kunden zu laufen und endet mit dem Ablauf des fünften Tages, welcher auf die Absendung des Angebots folgt.
2.5 Bei der Abgabe eines Angebots über das Online-Bestellformular des Verkäufers wird der Vertragstext vom Verkäufer gespeichert und dem Kunden nach Absendung seiner Bestellung nebst den vorliegenden AGB in Textform (z. B. E-Mail, Fax oder Brief) zugeschickt. Zusätzlich wird der Vertragstext bei ZVAB/Abebooks archiviert und kann vom Kunden über sein passwortgeschütztes Nutzerkonto bei ZVAB/Abebooks kostenlos abgerufen werden.
2.6 Bei einer Bestellung über das Online-Bestellformular des Verkäufers kann der Kunde vor verbindlicher Abgabe der Bestellung seine Eingaben laufend über die üblichen Tastatur- und Mausfunktionen korrigieren. Darüber hinaus werden die Eingaben vor der verbindlichen Abgabe der Bestellung noch einmal in einem Bestätigungsfenster angezeigt und können auch dort mittels der üblichen Tastatur- und Mausfunktionen korrigiert werden.
2.7 Für den Vertragsschluss steht die deutsche Sprache zur Verfügung.
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3.1 Verbrauchern steht grundsätzlich ein Widerrufsrecht zu.
3.2 Nähere Informationen zum Widerrufsrecht ergeben sich aus der Widerrufsbelehrung des Verkäufers.
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4.3 Dem Kunden stehen verschiedene Zahlungsmöglichkeiten zur Verfügung, die im ZVAB/Abebooks-Shop des Verkäufers angegeben werden.
4.4 Ist Vorauskasse per Banküberweisung vereinbart, ist die Zahlung sofort nach Vertragsabschluss fällig, sofern die Parteien nichts anderes vereinbart haben.
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- Liefer- und Versandbedingungen
5.1 Die Lieferung von Waren erfolgt auf dem Versandweg an die vom Kunden angegebene Lieferanschrift, sofern nichts anderes vereinbart ist. Bei der Abwicklung der Transaktion ist die in der Bestellabwicklung des Verkäufers angegebene Lieferanschrift maßgeblich.
5.2 Scheitert die Zustellung der Ware aus Gründen, die der Kunde zu vertreten hat, trägt der Kunde die dem Verkäufer hierdurch entstehenden angemessenen Kosten. Dies gilt im Hinblick auf die Kosten für die Hinsendung nicht, wenn der Kunde sein Widerrufsrecht wirksam ausübt. Für die Rücksendekosten gilt bei wirksamer Ausübung des Widerrufsrechts durch den Kunden die in der Widerrufsbelehrung des Verkäufers hierzu getroffene Regelung.
5.3 Der Verkäufer behält sich das Recht vor, im Falle nicht richtiger oder nicht ordnungsgemäßer Selbstbelieferung vom Vertrag zurückzutreten. Dies gilt nur für den Fall, dass die Nichtlieferung nicht vom Verkäufer zu vertreten ist und dieser mit der gebotenen Sorgfalt ein konkretes Deckungsgeschäft mit dem Zulieferer abgeschlossen hat. Der Verkäufer wird alle zumutbaren Anstrengungen unternehmen, um die Ware zu beschaffen. Im Falle der Nichtverfügbarkeit oder der nur teilweisen Verfügbarkeit der Ware wird der Kunde unverzüglich informiert und die Gegenleistung unverzüglich erstattet.
5.4 Selbstabholung ist aus logistischen Gründen nicht möglich.
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Eigentumsvorbehalt
Tritt der Verkäufer in Vorleistung, behält er sich bis zur vollständigen Bezahlung des geschuldeten Kaufpreises das Eigentum an der gelieferten Ware vor. -
Mängelhaftung
Soweit sich aus den nachfolgenden Regelungen nichts anderes ergibt, gelten die Vorschriften der gesetzlichen Mängelhaftung. Hiervon abweichend gilt bei Verträgen zur Lieferung von Waren:
7.1 Handelt der Kunde als Unternehmer,
hat der Verkäufer die Wahl der Art der Nacherfüllung;
beträgt bei neuen Waren die Verjährungsfrist für Mängelrechte ein Jahr ab Ablieferung der Ware;
sind bei gebrauchten Waren die Mängelrechte ausgeschlossen;
beginnt die Verjährung nicht erneut, wenn im Rahmen der Mängelhaftung eine Ersatzlieferung erfolgt.
7.2 Die vorstehend geregelten Haftungsbeschränkungen und Fristverkürzungen gelten nicht
für Schadensersatz- und Aufwendungsersatzansprüche des Kunden,
für den Fall, dass der Verkäufer den Mangel arglistig verschwiegen hat,
für Waren, die entsprechend ihrer üblichen Verwendungsweise für ein Bauwerk verwendet worden sind und dessen Mangelhaftigkeit verursacht haben,
für eine ggf. bestehende Verpflichtung des Verkäufers zur Bereitstellung von Aktualisierungen für digitale Produkte, bei Verträgen zur Lieferung von Waren mit digitalen Elementen.
7.3 Darüber hinaus gilt für Unternehmer, dass die gesetzlichen Verjährungsfristen für einen ggf. bestehenden gesetzlichen Rückgriffsanspruch unberührt bleiben.
7.4 Handelt der Kunde als Kaufmann i.S.d. § 1 HGB, trifft ihn die kaufmännische Untersuchungs- und Rügepflicht gemäß § 377 HGB. Unterlässt der Kunde die dort geregelten Anzeigepflichten, gilt die Ware als genehmigt.
7.5 Handelt der Kunde als Verbraucher, so wird er gebeten, angelieferte Waren mit offensichtlichen Transportschäden bei dem Zusteller zu reklamieren und den Verkäufer hiervon in Kenntnis zu setzen. Kommt der Kunde dem nicht nach, hat dies keinerlei Auswirkungen auf seine gesetzlichen oder vertraglichen Mängelansprüche.
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Anwendbares Recht
Für sämtliche Rechtsbeziehungen der Parteien gilt das Recht der Bundesrepublik Deutschland unter Ausschluss der Gesetze über den internationalen Kauf beweglicher Waren. Bei Verbrauchern gilt diese Rechtswahl nur insoweit, als nicht der gewährte Schutz durch zwingende Bestimmungen des Rechts des Staates, in dem der Verbraucher seinen gewöhnlichen Aufenthalt hat, entzogen wird. -
Gerichtsstand
Handelt der Kunde als Kaufmann, juristische Person des öffentlichen Rechts oder öffentlich-rechtliches Sondervermögen mit Sitz im Hoheitsgebiet der Bundesrepublik Deutschland, ist ausschließlicher Gerichtsstand für alle Streitigkeiten aus diesem Vertrag der Geschäftssitz des Verkäufers. Hat der Kunde seinen Sitz außerhalb des Hoheitsgebiets der Bundesrepublik Deutschland, so ist der Geschäftssitz des Verkäufers ausschließlicher Gerichtsstand für alle Streitigkeiten aus diesem Vertrag, wenn der Vertrag oder Ansprüche aus dem Vertrag der beruflichen oder gewerblichen Tätigkeit des Kunden zugerechnet werden können. Der Verkäufer ist in den vorstehenden Fällen jedoch in jedem Fall berechtigt, das Gericht am Sitz des Kunden anzurufen. -
Alternative Streitbeilegung
Der Verkäufer ist zur Teilnahme an einem Streitbeilegungsverfahren vor einer Verbraucherschlichtungsstelle weder verpflichtet noch bereit.
Shipping terms
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