磁流体力学课件.pptx
《磁流体力学课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《磁流体力学课件.pptx(31页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、梯度漂移(空间缓变稳恒磁场),变化磁场中粒子的运动,定性分析由于带电粒子的回旋半径 ,在粒子回旋速度 大小保持不变时,回旋半径大小与磁场称反比,磁场强的地方回旋半径小,磁场弱的地方回旋半径大。,第三章 磁流体力学 (MHD),单粒子轨道理论只适用于很稀薄的等离子体,对于稠密的等离子体,粒子间的库仑相互作用不能忽略,而且必须考虑等离子体自身的电荷、电流所产生的电磁场,考虑到这些因素的作用后,相对精确的求解是用统计物理的模型。但是在许多情况下,把等离子体看成电磁流体研究其宏观性质,能够得到不少的比较符合实际情况的结果,而且计算大大简化。,流体宏观模型,流体宏观模型认为流体是由无数流体元组成的连续介
2、质,对流体元的质量、速度及温度进行统计平均可以获得流体的宏观性质参数。,流体元大小的选取原则: 微观上充分大 流体元的宏观物理量统计稳定 数学处理方便 宏观上充分小 连续介质,宏观模型的适用条件:进行统计平均的时间尺度内碰撞次数足够多,流体质点,描写流体运动的两种方法,拉格朗日法(随体法),以初始时刻流体质点的坐标作为该流体质点的标志,通过确定所有流体质点位置随时间的变化规律来了解流体的整体运动。,设初始时刻流体质点的空间坐标为a,b,c,流体质点的速度为:,流体质点的加速度为:,流体质点的矢径为:,2. 欧拉法(当地法),与拉格朗日法不同,欧拉法不考虑具体的流体质点的运动,而是采用场的观点研
3、究流体运动,关注的是空间给定点的流动情况,用流场中的各点的流速当作时间函数进行研究。,空间某定点 r 在t时刻的流速为:,流场的分类:,流经该点的流体质点的加速度为:,流场中某点的加速度为:,在dt时间间隔内,流体元位置发生变化的引入项,全微分du/dt是沿着流体质点速度随时间变化的空间曲线的切线斜率。第一项是空间某点的速度矢量随时间的改变项,项( u )u给出的是流体质点在空间位移造成速度变化而引入的质点加速度。,对于一般的和速度相关的标量、矢量有:,流体力学基本方程,1. 连续性方程,2. 运动方程,P是作用在流体质点表面的应力张量,无粘流体有-,p是正压力,3.能量守恒方程,其中qT是热
4、流矢量,是热导率,绝热过程q0。,流体元受力,外力做功,热量损失,4.状态方程,等温过程,绝热过程,Cp/Cv是比热比,Cp和Cv分别为定压和定容比热,磁流体模型,磁流体模型是将等离子体看成是导电流体,当导电流体在电磁场中运动时会激起感应电流,感应电流在磁场中受到磁场的洛仑兹力作用,导电流体的运动状态会发生改变,同时感应电流会对导电流体进行欧姆加热。在磁流体模型里,等离子体的每种成分的局域性质都由其密度、温度和平均速度所确定,这三个量是时间、空间的函数。,磁流体模型的适用条件,等离子体的空间特征长度远大于粒子的平均自由程所研究的物理过程的特征时间内粒子的碰撞次数足够多,磁流体方程的简化,在磁流
5、体里面,电磁作用远大于重力作用,有关重力的项可以忽略不计;由于等离子体的屏蔽效应,磁场作用通常远大于电场作用,所以一般只考虑磁场的作用。对于准静态电磁场,电磁场方程则可以进一步简化。,单磁流体力学方程组(流体力学方程+电磁场方程),导电流体的流体力学方程组,等离子体中的电磁场方程组,欧姆定律,重力项,重力做功,只考虑传导电流、感应电流,位移电流,电场力,运流电流,理想磁流体力学方程组电导率无穷大、不传热、无粘滞,冷等离子体MHD方程组,不 考虑热压力,广义欧姆定律和等离子体电导率,前面我们将等离子体看成单成分的导体,给出了单流体力学方程组。实际上,等离子体的成分很多(电子、离子和中性粒子),对
6、于高电离度等离子体,可以将其看成由电子气体、离子气体两种导电流体组成的双成分流体,分别考虑它们的运动,同时考虑它们之间的耦合,这就是等离子体的双流体模型。双流体模型适用于电子、离子之间远未达到热力学平衡但是电子、离子自身分别达到热力学平衡的等离子体,这一点在低气压等离子体中通常都成立。,双磁流体模型,密度为n的等离子体中,电子、离子的运动方程为:,式中pinTi,penTe是离子、电子压强,Mie,ei表示单位时间内由于碰撞电子(离子)传给离子(电子)的动量。由牛顿第三定律及粒子的弹性碰撞公式,有,电子离子之间的平均碰撞频率,将离子、电子的运动方程分别相加,因为me mi ,略去电子的惯性项,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 流体力学 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1483396.html