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起重电磁铁磁流体力学发展简史

2019-08-12

       一八三二年法拉第首次提出有关起重电磁铁磁流体力知识题。他根据海水切割地球磁场产生电动势的想法,测量泰晤士河两岸间的电位差,希翼测出流速,但因河水电阻大、地球磁场弱和测量技术差,未达到目的。一九三七年哈特曼根据法拉第的想法,对水银在磁场中的流动进行了定量实验,并成功地提出粘性不可压缩磁流体力学流动(即哈特曼流动)的理论计算方法。

       一九四零年~一九四八年阿尔文提出带电单粒子在磁场中运动轨道的“引导中心”理论、磁冻结定理、磁流体动力学波(即阿尔文波)和太阳黑子理论,一九四九年他在《宇宙动力学》一书中集中讨论了他的主要工作,推动了磁流体力学的发展。一九五零年伦德奎斯特首次探讨了利用磁场来保存等离子体的所谓磁约束问题,即磁流体静力知识题。受控热核反应中的磁约束,就是利用这个原理来约束温度高达一亿度量级的等离子体。

       然而,磁约束不易稳定,所以研究磁流体力学稳定性成为极重要的问题。一九五一年,伦德奎斯特给出一个稳定性判据,这个课题的研究至今仍很活跃。

       起重电磁铁磁流体力学是结合经典流体力学和电动力学的方法,研究导电流体和磁场相互作用的学科,它包括磁流体静力学和磁流体动力学两个分支。磁流体静力学研究导电流体在磁场力作用于静平衡的问题;磁流体动力学研究导电流体与磁场相互作用的动力学或运动规律。磁流体力学通常指磁流体动力学,而磁流体静力学被看作磁流体动力学的特殊情形。

       导电流体有等离子体和液态金属等。等离子体是电中性电离气体,含有足够多的自由带电粒子,所以它的动力学行为受电磁力支配。宇宙中的物质几乎全都是等离子体,但对地球来说,除大气上层的电离层和辐射带是等离子体外,地球表面附近(除闪电和极光外)一般不存在自然等离子体,但可通过气体放电、燃烧、电磁激波管、相对论电子束和激光等方法产生人工等离子体。

       能应用磁流体力学处理的等离子体温度范围颇宽,从磁流体发电的几千度到受控热核反应的几亿度量级(还没有包括固体等离子体)。因此,磁流体力学同物理学的许多分支以及核能、化学、冶金、航天等技术科学都有联系。

       起重电磁铁

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