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

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磁流體動力學（Magnetohydrodynamics，簡稱MHD）是物理學和工程學的一個分支學科，它研究導電流體（如等離子體、液态金屬或電解質溶液）在電磁場作用下的運動規律及其與電磁場的相互作用。其名稱由“magneto-”（磁）、“hydro-”（流體）和“-dynamics”（動力學）三部分組合而成。

核心原理與研究對象： MHD 将經典流體力學（描述流體運動）與電動力學（描述電磁場）相結合。其基本假設是将導電流體視為連續介質，忽略單個粒子的行為。當導電流體在磁場中運動時，根據法拉第電磁感應定律，流體的運動會在其内部感應出電流；同時，這些感應電流又受到磁場施加的洛倫茲力作用，從而改變流體的運動狀态。這種流體運動與電磁場之間的雙向耦合是 MHD 的核心特征。

數學描述基礎： 描述 MHD 現象需要聯立求解一組偏微分方程，主要包括：

1. 流體力學方程（Navier-Stokes 方程及其變體）：描述流體的質量守恒、動量守恒（包含電磁力項）和能量守恒。
2. 電磁學方程（麥克斯韋方程組）：描述電場、磁場及其與電流、電荷的關系。在 MHD 中，通常采用磁感應方程（由法拉第定律、安培定律（忽略位移電流）和歐姆定律推導而來）來描述磁場隨流體運動的演化。 磁感應方程可表示為： $$ frac{partial mathbf{B}}{partial t} = abla times (mathbf{v} times mathbf{B}) + eta abla mathbf{B} $$ 其中 $mathbf{B}$ 是磁感應強度，$mathbf{v}$ 是流體速度，$eta$ 是磁擴散率（與電導率成反比）。該方程表明磁場的變化由流體運動導緻的磁場線“凍結”效應（第一項）和磁擴散效應（第二項）共同決定。

關鍵概念與現象：

• 阿爾芬波 (Alfvén wave)：由瑞典物理學家漢尼斯·阿爾芬于1942年首次預言，并于1949年獲得諾貝爾物理學獎（1970年頒發）。這是在磁化等離子體中傳播的一種橫波，其恢複力是磁張力。阿爾芬波是理解宇宙等離子體和受控核聚變中能量傳輸的重要基礎。
• 磁凍結定理 (Frozen-in flux theorem)：在理想MHD（電導率無窮大，磁擴散率為零）條件下，磁場線會“凍結”在流體中，隨流體一起運動。這在天體物理（如太陽黑子、恒星風）和實驗室等離子體約束中是一個非常重要的概念。
• 磁雷諾數 (Magnetic Reynolds number, Rm)：類比流體力學中的雷諾數，Rm 表征了磁場對流輸運（磁場線被流體帶着走）與磁擴散（磁場線在流體中擴散）的相對重要性。Rm >> 1 時，磁凍結效應顯著；Rm << 1 時，磁擴散占主導。

主要應用領域：

1. 受控核聚變： MHD 是研究磁約束核聚變裝置（如托卡馬克Tokamak、仿星器Stellarator）中高溫等離子體平衡、穩定性和輸運行為的核心理論工具。理解并控制等離子體的 MHD 不穩定性是實現持續聚變反應的關鍵。
2. 天體物理學： MHD 被廣泛應用于解釋太陽活動（如耀斑、日冕物質抛射）、恒星磁場、行星磁層、星際介質、星系團氣體以及吸積盤（如圍繞黑洞或年輕恒星的盤狀結構）等現象。宇宙中絕大多數可見物質處于等離子體狀态，MHD 是研究其動力學的主要框架。
3. 地球物理學： 用于研究地球液态外核中的發電機效應（産生地球磁場）、磁層與太陽風的相互作用等。
4. 工業應用：
   • 磁流體發電 (MHD Power Generation)： 利用高溫導電流體（如電離氣體）高速通過強磁場時産生的感應電動勢直接發電，理論上具有高效率潛力。
   • 電磁泵/電磁流量計： 利用洛倫茲力驅動或測量液态金屬（如核反應堆冷卻劑鈉、鋁工業中的熔融鋁）的流動。
   • 材料加工： 利用磁場控制熔融金屬的流動，改善鑄造或晶體生長過程的質量。

磁流體動力學（MHD）是一門研究導電流體與電磁場相互作用的交叉學科，其理論基礎融合了流體力學和電動力學。它揭示了磁凍結、阿爾芬波等關鍵物理現象，并在受控核聚變能源開發、天體物理過程理解以及若幹工業技術領域（如電磁泵、磁流體發電）中具有至關重要的應用價值。

來源參考：

1. NASA - Magnetohydrodynamics (MHD): 提供關于等離子體物理和MHD基礎概念的介紹，特别強調其在空間物理和天體物理中的應用。 (https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/science/magnetohydrodynamic.html)
2. ITER Organization - MHD Stability: 國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目官網，詳細解釋MHD不穩定性及其在實現聚變能中的關鍵作用。 (https://www.iter.org/mach/MHD)
3. Hannes Alfvén - Nobel Lecture: 阿爾芬本人的諾貝爾獎演講《等離子體物理、宇宙電動力學和起源問題》，是理解MHD起源和基礎的重要文獻。 (https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1970/alfven/lecture/)
4. Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) - MHD Course Notes: 普林斯頓等離子體物理實驗室提供的MHD課程講義，包含深入的理論推導和應用實例。 (https://www.pppl.gov/education/graduate-studies/plasma-physics-courses/magnetohydrodynamics)

網絡擴展資料

“Magnetohydrodynamic”（縮寫為MHD）是形容詞，用于描述磁流體動力學相關的研究或現象。以下是綜合多個權威來源的詳細解釋：

1. 基本定義
   該術語由三部分構成：

   • Magneto-（磁）：指磁場的作用；
   • Hydro-（流體）：指液體或氣體的流動特性；
   • Dynamic（動力學）：研究運動與力的關系。
     因此，其核心含義是研究導電流體（如等離子體或液态金屬）在電磁場中運動規律的學科。

2. 學科基礎
   磁流體動力學結合了流體力學與電動力學，通過聯立流場方程和電磁場方程，分析洛倫茲力對流體運動的影響，以及電流對電磁場的反饋作用。例如，導電流體在磁場中運動時會産生電流，而電流與磁場相互作用會改變流體的運動狀态。

3. 關鍵現象與理論

   • 磁應力與平衡：在靜态或動态系統中，磁場會産生附加應力，影響流體的平衡條件；
   • 磁重聯：磁場線斷開并重新連接的過程，是太陽耀斑等天體現象的能量釋放機制；
   • 激波與波動：磁流體中可産生獨特的波動形式（如阿爾文波）和激波結構。

4. 應用領域

   • 天體物理：研究恒星磁場、日冕物質抛射等；
   • 工業技術：磁流體發電、電磁泵、核聚變裝置設計；
   • 地球科學：用于模拟地核發電機理論，解釋地球磁場的形成。

5. 相關術語擴展

   • Magnetohydrodynamics (MHD)：名詞形式，即磁流體動力學；
   • MHD Approximation：磁流體動力學近似，常用于簡化複雜電磁流體問題。

總結來說，“magnetohydrodynamic”描述的是磁場與導電流體相互作用下的動力學過程，其理論框架和應用廣泛涉及物理學、工程學及宇宙學研究。

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