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hydromagnetism是什麼意思，hydromagnetism的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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常用詞典

  • n. 水磁學

    • 專業解析

    Hydromagnetism（磁流體力學）是物理學和工程學中的一個重要分支，主要研究導電流體（如等離子體、液态金屬、海水等）在電磁場作用下的運動規律及其相互作用。其核心在于分析磁場與流體動力學過程的耦合效應。

    1. 基本概念與定義

      Hydromagnetism 通常被視為Magnetohydrodynamics (MHD) 的同義詞或緊密相關領域。它結合了流體力學（描述流體的運動）和電動力學（描述電磁場）的原理。當導電流體在磁場中運動時，流體的運動會感應出電流；反之，這些電流産生的磁場又會影響流體的運動狀态和磁場本身的分布。這種雙向耦合是磁流體力學研究的核心問題。其基本控制方程包括納維-斯托克斯方程（流體運動）、麥克斯韋方程組（電磁場）以及歐姆定律在運動介質中的形式（電流與電磁場關系）。

    2. 核心物理機制

      關鍵機制是電磁感應定律 和洛倫茲力：

      • 感應電流：導電流體切割磁力線運動時，會在流體内部感應出電場和電流（法拉第電磁感應定律）。
      • 洛倫茲力：感應電流（或外加電流）在磁場中會受到洛倫茲力（$mathbf{F} = mathbf{J} times mathbf{B}$，其中 $mathbf{J}$ 是電流密度，$mathbf{B}$ 是磁感應強度）。這個力會作用在流體上，改變其流動狀态，如加速、減速或産生壓力梯度。
      • 焦耳熱：流體中的電流在電阻上耗散會産生熱量（焦耳熱），影響流體的能量平衡和溫度分布。

    3. 重要參數

      描述磁流體系統特性的關鍵無量綱參數包括：

      • 磁雷諾數 ($Re_m$)：衡量感應磁場相對于外加磁場的重要性。公式為 $Re_m = mu_0 sigma v L$，其中 $mu_0$ 是真空磁導率，$sigma$ 是電導率，$v$ 是特征速度，$L$ 是特征長度。高 $Re_m$ 意味着流體運動對磁場分布有顯著影響。
      • 哈特曼數 ($Ha$)：表征磁場對流體流動的抑制（阻尼）作用相對于粘性力的強度。高 $Ha$ 數意味着磁場效應主導。
      • 相互作用參數 ($N$)：表征電磁力與慣性力的比值。

    4. 主要應用領域

      • 天體物理學與空間物理：研究太陽耀斑、日冕物質抛射、恒星内部和星際介質中的等離子體行為、地球磁層與太陽風的相互作用（磁重聯）等。例如，NASA 的研究表明太陽風與地球磁場的相互作用是典型的磁流體過程 [來源1]。
      • 受控核聚變：在磁約束聚變裝置（如托卡馬克、仿星器）中，利用強磁場約束高溫等離子體，使其達到發生聚變反應的條件。國際熱核聚變實驗堆 (ITER) 項目是此領域的代表 [來源2]。
      • 工業應用：
        • 磁流體動力學發電 (MHD發電)：使高溫導電流體（等離子體或添加了電離種子的燃燒氣體）高速通過強磁場通道，感應産生直流電。
        • 電磁泵/電磁流量計：利用洛倫茲力驅動或測量液态金屬（如核反應堆中的液态金屬冷卻劑）的流動。
        • 冶金工業：利用電磁場控制熔融金屬的流動、攪拌和形狀（電磁鑄造）。
        • 地球物理學：研究地球外核液态鐵鎳流體的運動如何産生地球磁場（發電機理論）。
      • 海洋工程：研究海水（弱導體）在強磁場（如超導磁體産生的磁場）中的運動，涉及船舶推進、減阻等概念探索。

    5. 理論基礎與挑戰

      磁流體力學建立在連續介質假設之上，其基本方程組（MHD方程組）是高度非線性的偏微分方程組，求解極其複雜。理論研究常涉及穩定性分析（如磁流體不穩定性）、湍流、激波（磁流體激波）等。數值模拟是研究複雜磁流體問題的主要工具。當前挑戰包括處理高能量密度等離子體、強湍流、非理想效應（如電阻效應、霍爾效應在特定尺度下的重要性）以及多尺度耦合問題。

    參考來源：

    1. NASA Science - Magnetohydrodynamics: https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/ast02oct_1 (關于太陽風與磁層相互作用的科普解釋)
    2. ITER Organization - What is Magnetohydrodynamics?: https://www.iter.org/mach/MHD (ITER項目對MHD在聚變中作用的官方說明)
    3. Davidson, P. A. (2001). An Introduction to Magnetohydrodynamics. Cambridge University Press. (經典學術教材，提供理論基礎和公式推導)
    4. IAEA - Liquid Metal Coolants for Fast Reactors: https://www.iaea.org/publications/10270/liquid-metal-coolants-for-fast-reactors (國際原子能機構報告，涉及液态金屬電磁泵應用)

    網絡擴展資料

    Hydromagnetism 是一個複合詞，由 "hydro-"（水/流體）和 "magnetism"（磁學）構成，通常有以下解釋：

    1. 基本定義
      指研究導電流體（如等離子體或液态金屬）在磁場中運動時電磁與流體力學相互作用的學科。該領域也被稱為磁流體動力學（MHD），涉及天體物理（如太陽日冕物質抛射）和地球物理現象的研究。

    2. 詞源相關延伸

      • 形容詞形式hydromagnetic 譯為“磁流體動力學的”，描述與導電流體在磁場中的運動相關的現象。
      • 衍生概念如hydromagnetic wave（磁流體動力波），指磁場與導電流體共同作用下産生的波動現象。

    3. 應用場景
      常見于天體物理學、核聚變研究等領域，例如分析太陽風、恒星内部活動或實驗室等離子體行為。

    若需更專業的學術定義，建議查閱權威物理或電磁學詞典。

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