magnetohydrodynamic是什么意思，magnetohydrodynamic的意思翻译、用法、同义词、例句

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磁流体动力学（Magnetohydrodynamics，简称MHD）是物理学和工程学的一个分支学科，它研究导电流体（如等离子体、液态金属或电解质溶液）在电磁场作用下的运动规律及其与电磁场的相互作用。其名称由“magneto-”（磁）、“hydro-”（流体）和“-dynamics”（动力学）三部分组合而成。

核心原理与研究对象： MHD 将经典流体力学（描述流体运动）与电动力学（描述电磁场）相结合。其基本假设是将导电流体视为连续介质，忽略单个粒子的行为。当导电流体在磁场中运动时，根据法拉第电磁感应定律，流体的运动会在其内部感应出电流；同时，这些感应电流又受到磁场施加的洛伦兹力作用，从而改变流体的运动状态。这种流体运动与电磁场之间的双向耦合是 MHD 的核心特征。

数学描述基础： 描述 MHD 现象需要联立求解一组偏微分方程，主要包括：

1. 流体力学方程（Navier-Stokes 方程及其变体）：描述流体的质量守恒、动量守恒（包含电磁力项）和能量守恒。
2. 电磁学方程（麦克斯韦方程组）：描述电场、磁场及其与电流、电荷的关系。在 MHD 中，通常采用磁感应方程（由法拉第定律、安培定律（忽略位移电流）和欧姆定律推导而来）来描述磁场随流体运动的演化。 磁感应方程可表示为： $$ frac{partial mathbf{B}}{partial t} = abla times (mathbf{v} times mathbf{B}) + eta abla mathbf{B} $$ 其中 $mathbf{B}$ 是磁感应强度，$mathbf{v}$ 是流体速度，$eta$ 是磁扩散率（与电导率成反比）。该方程表明磁场的变化由流体运动导致的磁场线“冻结”效应（第一项）和磁扩散效应（第二项）共同决定。

关键概念与现象：

• 阿尔芬波 (Alfvén wave)：由瑞典物理学家汉尼斯·阿尔芬于1942年首次预言，并于1949年获得诺贝尔物理学奖（1970年颁发）。这是在磁化等离子体中传播的一种横波，其恢复力是磁张力。阿尔芬波是理解宇宙等离子体和受控核聚变中能量传输的重要基础。
• 磁冻结定理 (Frozen-in flux theorem)：在理想MHD（电导率无穷大，磁扩散率为零）条件下，磁场线会“冻结”在流体中，随流体一起运动。这在天体物理（如太阳黑子、恒星风）和实验室等离子体约束中是一个非常重要的概念。
• 磁雷诺数 (Magnetic Reynolds number, Rm)：类比流体力学中的雷诺数，Rm 表征了磁场对流输运（磁场线被流体带着走）与磁扩散（磁场线在流体中扩散）的相对重要性。Rm >> 1 时，磁冻结效应显著；Rm << 1 时，磁扩散占主导。

主要应用领域：

1. 受控核聚变： MHD 是研究磁约束核聚变装置（如托卡马克Tokamak、仿星器Stellarator）中高温等离子体平衡、稳定性和输运行为的核心理论工具。理解并控制等离子体的 MHD 不稳定性是实现持续聚变反应的关键。
2. 天体物理学： MHD 被广泛应用于解释太阳活动（如耀斑、日冕物质抛射）、恒星磁场、行星磁层、星际介质、星系团气体以及吸积盘（如围绕黑洞或年轻恒星的盘状结构）等现象。宇宙中绝大多数可见物质处于等离子体状态，MHD 是研究其动力学的主要框架。
3. 地球物理学： 用于研究地球液态外核中的发电机效应（产生地球磁场）、磁层与太阳风的相互作用等。
4. 工业应用：
   • 磁流体发电 (MHD Power Generation)： 利用高温导电流体（如电离气体）高速通过强磁场时产生的感应电动势直接发电，理论上具有高效率潜力。
   • 电磁泵/电磁流量计： 利用洛伦兹力驱动或测量液态金属（如核反应堆冷却剂钠、铝工业中的熔融铝）的流动。
   • 材料加工： 利用磁场控制熔融金属的流动，改善铸造或晶体生长过程的质量。

磁流体动力学（MHD）是一门研究导电流体与电磁场相互作用的交叉学科，其理论基础融合了流体力学和电动力学。它揭示了磁冻结、阿尔芬波等关键物理现象，并在受控核聚变能源开发、天体物理过程理解以及若干工业技术领域（如电磁泵、磁流体发电）中具有至关重要的应用价值。

来源参考：

1. NASA - Magnetohydrodynamics (MHD): 提供关于等离子体物理和MHD基础概念的介绍，特别强调其在空间物理和天体物理中的应用。 (https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/science/magnetohydrodynamic.html)
2. ITER Organization - MHD Stability: 国际热核聚变实验堆（ITER）项目官网，详细解释MHD不稳定性及其在实现聚变能中的关键作用。 (https://www.iter.org/mach/MHD)
3. Hannes Alfvén - Nobel Lecture: 阿尔芬本人的诺贝尔奖演讲《等离子体物理、宇宙电动力学和起源问题》，是理解MHD起源和基础的重要文献。 (https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1970/alfven/lecture/)
4. Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) - MHD Course Notes: 普林斯顿等离子体物理实验室提供的MHD课程讲义，包含深入的理论推导和应用实例。 (https://www.pppl.gov/education/graduate-studies/plasma-physics-courses/magnetohydrodynamics)

网络扩展资料

“Magnetohydrodynamic”（缩写为MHD）是形容词，用于描述磁流体动力学相关的研究或现象。以下是综合多个权威来源的详细解释：

1. 基本定义
   该术语由三部分构成：

   • Magneto-（磁）：指磁场的作用；
   • Hydro-（流体）：指液体或气体的流动特性；
   • Dynamic（动力学）：研究运动与力的关系。
     因此，其核心含义是研究导电流体（如等离子体或液态金属）在电磁场中运动规律的学科。

2. 学科基础
   磁流体动力学结合了流体力学与电动力学，通过联立流场方程和电磁场方程，分析洛伦兹力对流体运动的影响，以及电流对电磁场的反馈作用。例如，导电流体在磁场中运动时会产生电流，而电流与磁场相互作用会改变流体的运动状态。

3. 关键现象与理论

   • 磁应力与平衡：在静态或动态系统中，磁场会产生附加应力，影响流体的平衡条件；
   • 磁重联：磁场线断开并重新连接的过程，是太阳耀斑等天体现象的能量释放机制；
   • 激波与波动：磁流体中可产生独特的波动形式（如阿尔文波）和激波结构。

4. 应用领域

   • 天体物理：研究恒星磁场、日冕物质抛射等；
   • 工业技术：磁流体发电、电磁泵、核聚变装置设计；
   • 地球科学：用于模拟地核发电机理论，解释地球磁场的形成。

5. 相关术语扩展

   • Magnetohydrodynamics (MHD)：名词形式，即磁流体动力学；
   • MHD Approximation：磁流体动力学近似，常用于简化复杂电磁流体问题。

总结来说，“magnetohydrodynamic”描述的是磁场与导电流体相互作用下的动力学过程，其理论框架和应用广泛涉及物理学、工程学及宇宙学研究。

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