chap4磁流體力學(xué)之一(存儲版)
【正文】 在尾波場中的加速過程類似于沖浪運動員的沖浪加速過程 : 當(dāng)運動員處于迎浪面且滿足一定的速度條件時 , 會被波浪加速 。必須考慮場與電荷粒子之間的自恰關(guān)系，也就是說，需要給出一個在一定邊界條件下的自恰方程組來揭示電荷粒子運動和場之間的關(guān)系。剛體和彈性體也是連續(xù)介質(zhì)，但是剛體中質(zhì)點之間的相互距離不論其上作用的外力如何將保持不變；而在彈性體中，當(dāng)作用力在數(shù)值上達(dá)到某一界限時，系統(tǒng)中各點間的相互距離可以改變，但消除了力的作用之后，各點相互關(guān)系又恢復(fù)原有狀態(tài)。由于分子的不規(guī)則運動，在各層流體間將交換著質(zhì)量，動量和能量，使不同流體層內(nèi)的平均物理量均勻化，這種性質(zhì)稱為分子運動的輸運性質(zhì)。 ) 流體元內(nèi)部粒子的平均物理性質(zhì)不受單個分子離散運動的影響，即微觀運動被完全平滑掉 ? 得到平滑的宏觀參數(shù)，密度 速度 溫度等 流體的數(shù)學(xué)模型： 等離子體的流體特性： 當(dāng)?shù)入x子體的特征長度和時間遠(yuǎn)大于等離子體的平均自由程和平均碰撞時間，此時，等離子體可以看成是處于局部熱平衡狀態(tài)，因此，等離子體可以像通常的流體力學(xué)那樣去描述。 磁流體力學(xué) MagohydrodynamicsMHD 導(dǎo)電流體有 等離子體 和 液態(tài)金屬 . 概念 ?1832年法拉第首次提出有關(guān)磁流體力學(xué)問題。當(dāng)前，關(guān)于太陽的研究課題有：太陽磁場的性質(zhì)和起源，磁場對日冕、黑子、耀斑的影響。 工業(yè) 57 電磁推 進 ： 研究用磁場力加速等離子體以期得到比化學(xué)火箭大得多的比沖?；蛘哒f：以流場中某一點作為描述對象描述它們的位置及其它的物理量對時間的變化 流體力學(xué)基礎(chǔ) t0時，坐標(biāo) a、 b、 c作為該質(zhì)點的標(biāo)志 數(shù)學(xué)描述 ? (a,b,c) 拉各朗日變數(shù) ?如果 abc不變 ,而改變 t,獲得的是某流體元的運動規(guī)律 , ?如果 t不變 ,而 abc改變 ,獲得的是某時刻不同流體元某物理量的分布情況 . 例如在某 t時刻： x y z 1 2 1點： 2點： ),(),(),(111111111tcbazztcbayytcbaxx???),(),(),(222222222tcbazztcbayytcbaxx???速度： ttcbaxux ??? ),(ttcbayuy ??? ),(ttcbazuz ??? ),(ttcbaua xx ??? ),(ttcbaua yy ??? ),(ttcbaua zz ??? ),(加速度： 物理概念清晰，但處理問題十分困難 64 2）歐拉法（局部法、當(dāng)?shù)胤ǎ? 研究思路： 著眼點不是流體質(zhì)點，而是空間點 ，研究每一個空間點上流體 流過時的速度（壓力、密度等）隨時間的變化情況或是在某一時刻各空間點上流體速度分布。l i m,39。039。一般應(yīng)力是空間位置和面元法向單位矢量的函數(shù) 應(yīng) 力： 作用在 單 位 側(cè) 面上的力 ne?fd?M?dne?p?Mtp?np?????dfdp ?tp?np? 法應(yīng)力 切應(yīng)力 一般 p不平行于 en 每一點上的應(yīng)力隨著受力面取向的不同而有 無窮多個 數(shù)值。 一般情況下： IuupSP?????)39。32(2 ???????? ???Thanks! 。作用在任意一個面上的應(yīng)力只有壓應(yīng)力 ??????????????zzyyxxpppP000000?????????????zzyzxzzyyyxyzxyxxxpppppppppP??對于理想流體和處于平衡的流體： IppppP??????????????????000000單位張量 因為理想流體中沒有切應(yīng)力，動力學(xué)問題中的加速度項可以演變?yōu)閼T性力項，和表面力相比是高階小量。 分類： 體積力 表面力 88 作用于該流體的力： 89 體積力與表面力的區(qū)別： 體積力： 是空間點的單值函數(shù)，可以在流體內(nèi)形成一個矢量場。 ? ? ? ?39。M? ? ? ?ttMuttMudtudt ???????,lim 39。所有質(zhì)點的運動規(guī)律知道后，整個流場的運動規(guī)律就清楚了。 磁流體發(fā)電 ：原理是用等離子體取代發(fā)電機轉(zhuǎn)子，省去轉(zhuǎn)動部件，這樣可以把普通火力發(fā)電站或核電站的效率提高 15～ 20%，甚至更高，既可節(jié)省能源，又能減輕污染。 1951年，倫德奎斯特給出一個穩(wěn)定性判據(jù)，這個課題的研究至今仍很活躍。磁流體靜力學(xué)研究導(dǎo)電流體在磁場力作用下靜平衡的問題；磁流體動力學(xué)研究導(dǎo)電流體與磁場相互作用的動力學(xué)或運動規(guī)律。因此在一般情形下液體可以近似地看成是不可壓縮的。 ２、粘性 42 44 除了粘性外，流體還有熱傳導(dǎo)及擴散等性質(zhì)。 等離子體的密度范圍很寬 30 流體力學(xué)簡介 ?研究流體（氣體和液體）宏觀運動和平衡，及其宏觀參量的變化規(guī)律 ?流體宏觀模型假說：由無數(shù) 流體元 連續(xù)地組成 ?流體元：微觀充分大、宏觀充分小的小塊流體 ?微觀大：比分子平均自由程大，能統(tǒng)計平均 ?宏觀?。号c放置在流體中的實物比微不足道 ?連續(xù)：流體元連續(xù)無空隙地充滿空間 ?流體力學(xué)方法是統(tǒng)計理論的近似 31 空氣 水 32 33 34 35 36 37 38 39 定義 : 受任何微小剪切力作用都能連續(xù)變形的物體 . 通俗地說就是易流動的物體 . 它分兩種 :液體是指有自由表面的流體 ,而氣體是指沒有自由表面 ,可以充滿容納它的整個空間的流體 . 基本定義 概念與流體的基本特性 流體與固體不同 : 固體受到切應(yīng)力會產(chǎn)生形變 , 粒子之間具有固定的相對位置 , 并滿足應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系 . 但流體受到切應(yīng)力即開始流動 . 且流體組元間的相對位置不固定 . 沙子不是流體的原因 : 沙子雖然有一定的流動性 ,但那是因為沙粒間不易支撐 , 如果選取很小的一部分出來 ,例如選一粒沙 ,它是固體 , 不會流動 .而流體要求不論選取多小的一點出來都有流動性 . 流體的基本性質(zhì) 流體在靜止時不能承受切向應(yīng)力，不管多小的切向應(yīng)力，都會引起其中各流體元彼此間的相對位移，而且取消力的作用后，流體元之間并不恢復(fù)其原有位置。使用泊松公式證明兩平板之間的電勢分布為 )(2 22 xdnq ?? ?＝第二章作業(yè) 2－ ,計算下列條件下的拉莫半徑 rL. (1)地球磁場為 10keV的電
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