词条 | 磁流体动力学 |
释义 | 是研究等离子体和磁场的相互作用的物理学分支,其基本思想是在运动的导电流体中,磁场能够感应出电流。磁流体力学将等离子体作为连续介质处理,要求其特征尺度远远大于粒子的平均自由程、特征时间远远大于粒子的平均碰撞时间,不需考虑单个粒子的运动。由于磁流体力学只关心流体元的平均效果,因此是一种近似描述的方法,能够解释等离子体中的大多数现象,广泛应用于等离子体物理学的研究。更精确的描述方法是考虑粒子速度分布函数的动理学理论。磁流体力学的基本方程是流体力学中的纳维-斯托克斯方程和电动力学中的麦克斯韦方程组。磁流体力学是由瑞典物理学家汉尼斯·阿尔文创立的,阿尔文因此获得1970年的诺贝尔物理学奖。 磁流体力学的基本方程组有16个标量方程,包含16个未知标量,因此是完备的。结合边界条件可以求解这个方程组。 [编辑] 电磁场方程在磁流体力学中,等离子体可以看作是良导体,电磁场变化的特征时间远远大于粒子碰撞的时间,电磁场可以认为是准静态的,因此麦克斯韦方程组中的位移电流项可以忽略,写为: 由于存在洛伦兹力,欧姆定律的数学形式为: [编辑] 流体力学方程等离子体是流体,满足流体的连续性方程: 流体的运动方程的右边应加上电磁力项,而重力与电磁力相比是小量,常常也可以忽略不计。因此运动方程为: 其中 能量方程的右边应加上因电磁场引起的焦耳热,重力所做的功可以忽略不计。因此能量方程为: 其中 [编辑] 状态方程流体的状态方程形式为: p = p(ρ,T)对于绝热过程,有 即 pρ = const |
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