磁等離子體動力學英文解釋翻譯、磁等離子體動力學的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 magnetoplasma dynamics (MPD)

分詞翻譯：

磁的英語翻譯：

magnetism

等離子體動力學的英語翻譯：

【化】 plasma dynamics

專業解析

磁等離子體動力學（Magnetoplasmadynamics，簡稱MPD）是研究電離氣體（等離子體）在電磁場作用下的運動規律及其能量轉換機制的交叉學科。該領域結合了電磁學、流體力學和等離子體物理學的核心原理，主要應用于航天推進系統、受控核聚變裝置和空間環境模拟等領域。

基本定義與核心原理

磁等離子體動力學包含三個關鍵要素：

磁流體力學耦合（Magnetohydrodynamic Coupling）：等離子體作為導電流體，其運動受洛倫茲力（$mathbf{F} = q(mathbf{E} + mathbf{v} times mathbf{B})$)驅動，同時電流密度（$mathbf{J} = sigma(mathbf{E} + mathbf{v} times mathbf{B})$）與電磁場相互影響。
能量轉換機制：電磁能通過焦耳加熱（$P = mathbf{J} cdot mathbf{E}$）和磁壓縮效應轉化為等離子體的動能與熱能。
多尺度效應：涵蓋微觀粒子碰撞（由玻爾茲曼方程描述）到宏觀流體行為（由磁流體力學方程描述）的多層次相互作用。

典型應用場景

航天推進：NASA研發的磁等離子體推力器（如VASIMR）利用電磁場加速工質，可實現高效率深空探測。
核聚變約束：托卡馬克裝置中，強磁場控制高溫等離子體的湍流和輸運過程，以維持聚變反應條件。
實驗室模拟：地面設備通過脈沖功率技術複現星際介質的磁重聯現象，輔助研究太陽風與地球磁層的相互作用。

數學描述框架

磁等離子體動力學的基礎方程為擴展的磁流體力學方程組：

$$ begin{aligned}

&frac{partial rho}{partial t} + abla cdot (rho mathbf{v}) = 0 quad text{（質量守恒）}

&rho left( frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot abla mathbf{v} right) = - abla p + mathbf{J} times mathbf{B} + eta abla mathbf{v} quad text{（動量守恒）}

&frac{partial mathbf{B}}{partial t} = abla times (mathbf{v} times mathbf{B}) + frac{1}{mu_0 sigma} abla mathbf{B} quad text{（磁場演化方程）}

end{aligned}

該模型在《等離子體物理導論》（J.D. Callen, 2006）和《磁流體力學基礎》（P.A. Davidson, 2001）中有系統闡述。

網絡擴展解釋

磁等離子體動力學是等離子體物理學的重要分支，主要研究磁場與等離子體運動的相互作用規律及其應用。以下從定義、基本原理、應用領域和技術進展四個方面進行詳細解釋：

1.定義與核心概念

磁等離子體動力學結合了等離子體動力學與磁流體力學，聚焦于電磁場對帶電粒子（如離子、電子）集體行為的調控。等離子體是由電離氣體組成的物質狀态，其運動受洛倫茲力（電場和磁場的共同作用）支配。在磁場中，帶電粒子會繞磁感線做回旋運動（拉莫爾軌道），同時在外力下産生橫跨磁場的漂移運動，這是磁等離子體動力學的基礎現象。

2.基本原理

粒子運動與電磁場耦合：帶電粒子在磁場中的回旋半徑與粒子質量、電荷及磁場強度相關，例如電子回旋半徑遠小于離子。當存在電場或壓力梯度時，粒子引導中心發生漂移，形成宏觀電流和等離子體流動。
電磁場加速機制：在磁等離子體發動機中，工質被電離為等離子體後，通過電磁場（如洛倫茲力）加速噴出，産生推力。這種推進方式比傳統化學火箭的比沖（衡量效率的指标）高數十倍。

3.應用領域

航天推進：磁等離子體發動機（如百千瓦級磁等離子體火箭）利用電磁場加速等離子體，具有高比沖（可達數千秒）、低燃料消耗的優勢，適用于深空探測和星際航行。
能源與工業：包括受控核聚變（通過磁場約束高溫等離子體）、等離子體刻蝕（半導體制造）及照明技術。
基礎研究：宇宙中99%的可見物質處于等離子态，如恒星和星際介質，磁等離子體動力學為理解天體物理現象提供理論支持。

4.技術進展

中國在2025年實現了百千瓦級磁等離子體發動機的突破，成為全球第二個掌握該技術的國家。此類發動機的推力雖小于化學火箭（傳統火箭推力達百萬牛級），但比沖可達5000秒以上，遠超傳統霍爾推進器（最大推力5.4牛）。

磁等離子體動力學通過電磁場與等離子體的相互作用，推動了航天、能源等領域的革新。其核心優勢在于高效能推進和對極端環境的適應性，未來或成為深空探索的關鍵技術。