磁流体力学MHD
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等离子体物理学导论L11
3.2.2 磁感应方程 欧姆定律：
上式是与流体元一起运动的参考系中 电场与电流的关系，E’是流体元静止 参考系中作用于流体元之上的电场； 在实验室坐标系中(电场E)，有：
(注意：电场大小与参考系的选取有关) 由此得到磁流体力学中的欧姆定律：
其中电导率代表电场驱动等离子体电流 的能力；理想情况下，电导率为无穷大。 即在流体元静止的坐标系中，等离子体 不能维持任何有限强度的电场. 理想MHD
热压张量：粒子热运动携带的动量密度流量
Pressure tensor
vuw n(r,t) fd3v
P(r,t) mwwfd3v
各向同性速度分布热压张量化为压强标量 对应的力称为：热压梯度力 The thermal pressure gradient force
4）热压梯度力的物理本质
是大量粒子的统计平均带来的作用力 仅仅施加于流体之上，单粒子不受此力 完全是粒子自由扩散引起的，与碰撞过程关！
场的贡献等 • 等离子体＝带电的流体 (电浆)，
磁化等离子体磁流体 • 磁流体力学
给出等离子体大量粒子的集体特征，如各 种宏观参数：密度、流速、温度等
• 流体理论暗含的假设： 微团内含有足够多的粒子，可进行统计平 均: 某些情况下假设：碰撞频繁、局域热平衡
高•温无、碰低撞密等度离子等体离能子否体用：磁流体力学描述 如太阳风：5 cm-3
该公式给出了磁流体中电磁场与流动之间 的关系。应用该公式，可以： (1) 估算MHD中电场和磁场能量之比 (2) 忽略Maxwell方程组中的位移电流项
( v<<c ) (3)(3) 推导新的磁感应方程
Q： • 由法拉第定律求散度，可 得磁场散度不随时变， 磁场散度为零的条件是多 余的吗？ • 准中性如何与有源性自洽?
【国家自然科学基金】_磁流体动力学(mhd)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
2011年 科研热词 磁流体 超声速 磁流体动力学模型 磁作用数 电导率 激波风洞 数值模拟 数值仿真 高超声速进气道 阴极射流 铝电解 金属蒸气 通道插件 边界层分离 管流 等离子体参数 等离子体 空气电弧 稳定性 磁流体微泵 磁流体动力学 真空电弧 相容守恒格式 相似解 电弧切割 电弧 生物微流体 激波-边界层相互作用 液态金属 洛伦兹力 数值计算 微系统 微分变换法 包层 仿真分析 交错网格 mhd边界层流动 mhd流动控制 mhd压降 falkner-skan 推荐指数 4 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 4 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
科研热词 推荐指数 数值模拟 3 聚变堆 2 磁流体动力学(mhd) 2 磁流体动力力学 2 电导率 2 包层 2 高超声速 1 高压脉冲直流 1 非线性 1 近似解 1 超声速 1 航空航天 1 自适应网格(amr) 1 能量旁路 1 线性拉伸 1 等离子体电源 1 磁流体发电 1 磁流体动力学(mhd)效应 1 磁流体加速 1 磁流体力学 1 磁流体 1 磁场 1 电离 1 电磁力 1 焦耳热效应 1 烧蚀 1 激励强度 1 液态金属包层 1 液态金属 1 流动控制 1 流动 1 流体动力学 1 板材 1 放电特性 1 强磁场 1 对称性方法 1 z箍缩 1 volume of fluid(vof)法 1 magneto-hydrodynamic （mhd） boundary 1 layer flow,
等离子体及磁流体发电技术
图 2 MHD 发电机的基本原理和结构示意图 Fig. 2
1 燃烧室
The structure of MHD generating
3 磁场线圈 4 通道 5 负荷 6 阳极
2 阴极
普通气体大约需要加温到 6 000 ! 以上才能产 生微弱的电离, 总的来说, 这样高的温度是一般碳氢 燃料燃烧方式所不可能达到的。要使气体具有磁流 体发电机所要求的电导率 , 一方面采用可能达到更 高温度的燃烧方式 , 如纯氧燃烧、 富氧燃烧或将助燃 气体预热至 1 700 K 以上。另一方面 , 则在高温燃气 中添加一定重量比的容易电离的低电离能的物质, 如钾盐、 铯盐等。按照磁流体发电技术专门术语 , 将
参考文献 :
[ 1] 马廷 钧 . 现 代物 理 技术 及其 应用 [ M ] . 北 京 : 国防 工 业出 版 社 , 2002. [ 2] 李孝东 , 赵志洲 , 桑玉军 . 物理工程创新 [ M] . 徐 州 : 中国矿业大 学 出版社 , 2002. 作者简介 : 郭铁梁 ( 1971- ) , 黑龙江双城人 , 哈尔滨师范大学 物 理系硕士研究生毕业 , 现为黑龙江科技学院数力系教师 , 从事大学物 理教学工作 .
图 1 MHD 发电机的简略图示 Fig. 1 Simple MHD generating
燃料和氧 化剂 通过 喷油 嘴注 入燃 烧 室, 产生 3 000 K 左右的高温燃气( 等离子体) , 经过喷管加速 到 1 000 m s, 然后进入垂直磁场中的通道 , 洛仑兹力 ev B 引起离子、 电子分别趋向两电极, 从而使 2 个 电极间产生电势差 , 然后就能从电极引出电流。如 果不断地提供等离子体 , 就能在两电极上连续地输 出电能。不是任何高速高温气流流过发电通道都能 发电的 , 必须是具有一定电导率的高速电离气体 , 即 通常所说的等离子体 , 才能在磁场作用下产生热电 转换。图 2 表示磁流体发电机的基本原理和结构示 意图。
等离子体物理讲义09_RMHD与磁重联
等离子体物理学讲义
Lecture Notes in Introduction on Plasma Physics
No. 9
马石庄
2011．03．21．北京
1
第 9 讲 RMHD 与磁重联
教学目的：磁流体的有限电阻，使磁力线的拓扑不变性失效，重要的 现象是磁重联；磁重联是等离子体中重要的过程，二维模型问题引人 入胜，撕裂模不稳定是电阻 MHD 的重要篇章。 主要内容： §1 电阻 MHD .......................................................................................... 3
总电流达到最大值。
11
1.3 Cowling 定理
磁场在宇宙天体中是遍历的。太阳、地球这样的天体都展现出变 化的磁场，历经数亿年生生不息，必须需要有发电机作用维持磁场。 设位于球状表面 包围的体积 中的导电流体，用电阻扩散系数
表征，其外部为体积 的真空
在界面 上， ，0
0 0，换言之在界面 上没有电流。给定初始条件 ，求解电磁感应方程 ∂
分量 穿过平板。有感应磁场
流体的电阻率和粘滞系数都是常数，支配方程为 11 0
和
0
由于流体是粘滞的，速度的边界条件是无滑移的，即
0；磁场的法向分量给定，
；而电场的切向
分量在导体边界上为零，由 Ohm 定律
和速度边界条
件，得到
0，相应的边界条件为
d
0，
d
为比较起见，先研究流体动力学问题，这是
0或者
∞；在
的重要特征。 是流体对外加压强梯度的响应，穿过通道的平均质
量通量；2
称为流量（discharge rate）.
Lecture Notes in Introduction on Plasma Physics
No. 9
马石庄
2011．03．21．北京
1
第 9 讲 RMHD 与磁重联
教学目的：磁流体的有限电阻，使磁力线的拓扑不变性失效，重要的 现象是磁重联；磁重联是等离子体中重要的过程，二维模型问题引人 入胜，撕裂模不稳定是电阻 MHD 的重要篇章。 主要内容： §1 电阻 MHD .......................................................................................... 3
总电流达到最大值。
11
1.3 Cowling 定理
磁场在宇宙天体中是遍历的。太阳、地球这样的天体都展现出变 化的磁场，历经数亿年生生不息，必须需要有发电机作用维持磁场。 设位于球状表面 包围的体积 中的导电流体，用电阻扩散系数
表征，其外部为体积 的真空
在界面 上， ，0
0 0，换言之在界面 上没有电流。给定初始条件 ，求解电磁感应方程 ∂
分量 穿过平板。有感应磁场
流体的电阻率和粘滞系数都是常数，支配方程为 11 0
和
0
由于流体是粘滞的，速度的边界条件是无滑移的，即
0；磁场的法向分量给定，
；而电场的切向
分量在导体边界上为零，由 Ohm 定律
和速度边界条
件，得到
0，相应的边界条件为
d
0，
d
为比较起见，先研究流体动力学问题，这是
0或者
∞；在
的重要特征。 是流体对外加压强梯度的响应，穿过通道的平均质
量通量；2
称为流量（discharge rate）.
一维磁流体力学方程的三阶非交错中心格式
近 年来 ， 尽 管人 们发 展 了 一 些 求 解 磁 流 体 力 学 方 程 的差 分 方 法 （ 如逆风格式ｌ ＿ １ ］ 、ＷＥ ＮＯ 格 式［ ２ ］ 、Ｇ — Ｋ 格
式。 。 ］ 、交错 型 中心格 式 和 中心 型 一逆 风格 式 等 ） ， 但 目前对 该 类 问 题 的研 究 工 作 比较 少 ．文献 ［ ４ ］ 利 用 求 解双 曲 型守恒 律 的三 阶无振 荡交 错 中心格 式 ］ ，给 出了计 算 磁 流体 力 学方 程 的元 振 荡交 错 中心格 式 ； 但 在 数值 计算 时 ， 它存 在 网格 需交 替进 行 、边 界处 理较 麻烦 等不 足．文献 ［ ７ ］ 构 造 了求 解 双 曲型守 恒律 的非 交 错 无振 荡 中心格 式．基 于磁 流体 力学 方程 和双 曲型 守恒 律 的紧 密联 系 ，本文 构 造 一类 计算 一 维 理想 磁 流 体
（ “ ）一 （ ｐ ｖ ， ： ＋Ｐ 一 ，
Ｂ 。一 Ｂ ，（ Ｐ ４ －
～Ｂ Ｂ ，
＋ Ｂ
一Ｂ Ｂ ， Ｂ
＋ Ｂ ） ） 一Ｂ ， ） Fra bibliotek一 Ｂ （ Ｂ
２ 格 式 的 构 造
首先 ， 给 出交错 网格 上 的三 阶重构 ， 计算 下一 时 间层 的交 错单 元平 均值 ； 其次 ， 在下 一 时间层 上 ， 将 所 得 交错 单元 平均 值转 化为 非交错 单元 平均 值．
Ｂ，一 × （ １ ， × Ｂ）
（ ２ ）
（ ３ ）
ｅ ： ＝ ＝ 一 ・ ［ 兰 ＿ ＿ ｐ ＋ １ 。 ） ’ ， 一（ １ ｌ ， × Ｂ ） ×Ｂ ］
（ ４ ）
其 中： ｜ ０ ， Ｐ 和Ｐ分别代 表 密度 、 总 内能 和压 力 ； ｖ 一（ ， ， ） 表 示来 流 速度 矢量 ； Ｂ一 （ Ｂ ， Ｂ ， Ｂ ） 表
式。 。 ］ 、交错 型 中心格 式 和 中心 型 一逆 风格 式 等 ） ， 但 目前对 该 类 问 题 的研 究 工 作 比较 少 ．文献 ［ ４ ］ 利 用 求 解双 曲 型守恒 律 的三 阶无振 荡交 错 中心格 式 ］ ，给 出了计 算 磁 流体 力 学方 程 的元 振 荡交 错 中心格 式 ； 但 在 数值 计算 时 ， 它存 在 网格 需交 替进 行 、边 界处 理较 麻烦 等不 足．文献 ［ ７ ］ 构 造 了求 解 双 曲型守 恒律 的非 交 错 无振 荡 中心格 式．基 于磁 流体 力学 方程 和双 曲型 守恒 律 的紧 密联 系 ，本文 构 造 一类 计算 一 维 理想 磁 流 体
（ “ ）一 （ ｐ ｖ ， ： ＋Ｐ 一 ，
Ｂ 。一 Ｂ ，（ Ｐ ４ －
～Ｂ Ｂ ，
＋ Ｂ
一Ｂ Ｂ ， Ｂ
＋ Ｂ ） ） 一Ｂ ， ） Fra bibliotek一 Ｂ （ Ｂ
２ 格 式 的 构 造
首先 ， 给 出交错 网格 上 的三 阶重构 ， 计算 下一 时 间层 的交 错单 元平 均值 ； 其次 ， 在下 一 时间层 上 ， 将 所 得 交错 单元 平均 值转 化为 非交错 单元 平均 值．
Ｂ，一 × （ １ ， × Ｂ）
（ ２ ）
（ ３ ）
ｅ ： ＝ ＝ 一 ・ ［ 兰 ＿ ＿ ｐ ＋ １ 。 ） ’ ， 一（ １ ｌ ， × Ｂ ） ×Ｂ ］
（ ４ ）
其 中： ｜ ０ ， Ｐ 和Ｐ分别代 表 密度 、 总 内能 和压 力 ； ｖ 一（ ， ， ） 表 示来 流 速度 矢量 ； Ｂ一 （ Ｂ ， Ｂ ， Ｂ ） 表
磁流体力学方程(MHD)几个新的正则性条件
文章编号： ０ ３３ ９ （０ ００ —３ —９ １ ０—９ ８ ２ １ ）２３ ５０
１ 引言和主要结论
茎 ≥ １…
的柯 西 问题 ，其初 值为 ｕ０ ＝ ， ０ ＝Ｈ。 （） 。 Ｈ（） ，
㈩
（） ２
其 中 ， 分别 为流速 度 向量和 磁场 向量 ， Ｐ为 压力 ．为 了方 便 ，我 们 已将常 数重 整为 １ Ｈ ． 本文 讨论 使 弱解保 持 正则 性 的 充分 条 件 ． １３ ９４年 Ｌ ｒｙ 证 明了当 初值 ／ ｅａ［ ］ ｔ 。∈Ｌ （ ） 。 时 ， Ｎａ ｉ — ｔｋ ｓ ｖｅ Ｓｏ ｅ 方程 存在 整体 的 Ｌ ｒｙＨ ｐ 弱解 ，也 见文 献 ［ ． ｕ ａ ｔ Ｌｏ ｓ ＿ 造 ｒ ｅａ — ｏ ｆ ７ Ｄ ｖｕ 和 ｉ ［ 构 ］ ｎ５ 了 ＭＨＤ方 程 的一类类 似 于 Ｌ ｒｙＨ ｐ 弱解 的整 体弱解 ． ｅａ — ｏ ｆ 设初 值 （ ０Ｈ。 “ ， ）∈ Ｈ 。 （ ）×Ｈ 。，ｓ＞ ，利用 标 准 的能 量 方法 可 得 ，存 在 Ｔ ＝ （ ） １ Ｔ（ｕ 。 ｌ ｌ ＞０和初 值 问题 （） （） １ ０ ，Ｈ０Ｈ ） ｌ Ｉ ｌ １ 和 ２ 的光滑解 ， 满 足 Ｈ 札 Ｈ ∈Ｃ（ ， ； ） （０ ）Ｈ Ｎ （０ ）Ｈ 。 ， ［ ）Ｈ ＮＣ （， ； ） （， ； ＋ ） ０
定理 １３ 设 是 Ｎａｉ—ｔｋｓ ． ｖｅ Ｓｏｅ 方程在 ［， 上 的一个 Ｌ ｒｙＨ ｐ 解 ．如果 ｕ满 足 ｒ ０ ］ ｅａ． ｏ ｆ
ｓｕ ｐ ｌ ｐｌ ｔ一￣ｔ）Ｂｏ。＜ｃ ｍ ） （ ｔｏ。 ｌ （ ｏｌ ｔ （， ｔ一 ｔ Ｅ ＯＴ） ０ 一 ’ ～
ｌｍ ｕ ｐ ｉ ｓ
…
ｊ∈ｚ
ｆ ｌ ，
１ 引言和主要结论
茎 ≥ １…
的柯 西 问题 ，其初 值为 ｕ０ ＝ ， ０ ＝Ｈ。 （） 。 Ｈ（） ，
㈩
（） ２
其 中 ， 分别 为流速 度 向量和 磁场 向量 ， Ｐ为 压力 ．为 了方 便 ，我 们 已将常 数重 整为 １ Ｈ ． 本文 讨论 使 弱解保 持 正则 性 的 充分 条 件 ． １３ ９４年 Ｌ ｒｙ 证 明了当 初值 ／ ｅａ［ ］ ｔ 。∈Ｌ （ ） 。 时 ， Ｎａ ｉ — ｔｋ ｓ ｖｅ Ｓｏ ｅ 方程 存在 整体 的 Ｌ ｒｙＨ ｐ 弱解 ，也 见文 献 ［ ． ｕ ａ ｔ Ｌｏ ｓ ＿ 造 ｒ ｅａ — ｏ ｆ ７ Ｄ ｖｕ 和 ｉ ［ 构 ］ ｎ５ 了 ＭＨＤ方 程 的一类类 似 于 Ｌ ｒｙＨ ｐ 弱解 的整 体弱解 ． ｅａ — ｏ ｆ 设初 值 （ ０Ｈ。 “ ， ）∈ Ｈ 。 （ ）×Ｈ 。，ｓ＞ ，利用 标 准 的能 量 方法 可 得 ，存 在 Ｔ ＝ （ ） １ Ｔ（ｕ 。 ｌ ｌ ＞０和初 值 问题 （） （） １ ０ ，Ｈ０Ｈ ） ｌ Ｉ ｌ １ 和 ２ 的光滑解 ， 满 足 Ｈ 札 Ｈ ∈Ｃ（ ， ； ） （０ ）Ｈ Ｎ （０ ）Ｈ 。 ， ［ ）Ｈ ＮＣ （， ； ） （， ； ＋ ） ０
定理 １３ 设 是 Ｎａｉ—ｔｋｓ ． ｖｅ Ｓｏｅ 方程在 ［， 上 的一个 Ｌ ｒｙＨ ｐ 解 ．如果 ｕ满 足 ｒ ０ ］ ｅａ． ｏ ｆ
ｓｕ ｐ ｌ ｐｌ ｔ一￣ｔ）Ｂｏ。＜ｃ ｍ ） （ ｔｏ。 ｌ （ ｏｌ ｔ （， ｔ一 ｔ Ｅ ＯＴ） ０ 一 ’ ～
ｌｍ ｕ ｐ ｉ ｓ
…
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ｆ ｌ ，
磁流体动力学效应在当代科技中的应用与发展
For pers onal use only in study and research; not for commercial use薄201 I N0.33蚃Science and Tech nob}y hno vatb n Herab芁技术创新螇磁流体动力学效应在当代科技中的应用与发展①羅谢宝陵陈侠賺（陆军军,（J学院安徽合肥230031）肀摘要:磁流体动力学的相关侧I-究是当代迅速发展起来的一项新技术它在外界磁场卜表现出来的独特性能和优点•引起人们的极大兴趣袇和广泛的关注目前•我国和世界上许多国家都在积极地开展这项侧f 究莆本文首先介绍了磁流体的相关概念、原理、基本特性及’常用的制备力一法;分析了该侧f究领域典刑的侧f究力一向和工作机理•并且详细描述袃了它们的结构特点以及优缺点；最后•简单展望了磁流体的发展趋势和应用前景•指出磁流体发展卜存在的问题•并针对这些问题提出了蝿有效的解决力一案和意义羆关键词:磁流体动力学效应(MHD)磁流体密封、热疗、推进器、传感器、发电聚变堆包层薃中图分类号：0361 文献标识：A芁文章编号：1674-098X(201 1)1 1 (C)-0016-03薈1磁流体简介羆磁流体(magnetic fluid)是指由纳米磁微粒、表面话性剂、载液组成的有机统一体磁性液体，这种磁性液体在小加外磁场时羄是可流动的液体，然而在强磁场下，其流变胜质发生急剧变化，又表现出类似固体的力学性质和磁性，响应时间为毫秒量级所以说磁流体是一种对磁场敏感的智能新型液态功能材料它具有超顺磁性、磁光效肃应、磁热效应、磁粘性、流变性等基本特性。
薁磁流体常用的制备力一法包括机械研磨法、共沉淀法、真空蒸发法、等离子法、热分角军法等。
肆2磁流体动力学效应的研究与应用莅磁流体的研究是一门涉及物理、化学、力学、流变学等学科的边缘交义学科。
在航空航天、电子、化工、机械、能源冶金、仪表、环保，医疗等各个领域得到了广泛的研究及应用。
接近／在输运位垒出现的MHD不稳定性
终 止放 电或者 减弱放 电性能 的磁流体 动力学 （ ＭＨＤ ）不 稳 定 性 。 缘 和芯 部 辖 运 位 垒变 坏 或 者 边 完 全 丧 失
比较 。
本 文 中 ， 结 最 近 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 于 接 近 ／在边 缘 和 芯 部辖 运 位 垒 耐 出 现 的 ＭＨ 总 Ｄ不 稳 定 性 的
实 验 和 理 论 进 展 ， 点 是 在 Ｈ模 、 重 ＶＨ模 和 ＮＣ ／ Ｓ放 电 中观 掼 到 的 主 要 不 稳 定 性 和 与 理 论 的 ＳＯ Ｉ 在边缘 不稳定 性方 面 ， 自最 后 两 篇 综 述 以 来 的 新 进 展 包 括 用 象 等 离 子 体 成 形 、 质 注 杂
模 放 电 中 通 常观 测 到 的太 的 边 缘 压 强 梯 度 。 在 芯 部 不 稳 定 性 方 面 ， 常终 止 有 蜂 化 压 强分 布 的 Ｎ ｓ ０ 通 ｃ ／ ｓ艘 电 的 破 坏 ＝ ｝ 稳 定 性 用 不
４】
维普资讯
理 想 稳 定 性 理 论 充 分 予 以 解 释 ， 可 以通 过 理 论 提 出 的 减 小 压 强 峰 化 度 予 以避 免 。 在 ＤⅢ． 并 Ｄ 中 观 测 到 的类 理 想 生 长时 间 用 驱 动 的 理 想 不稳 定 性 解 释 ， 这 些 不 稳 定 性 经 过 它 们 的 不 。可 当 稳定 性 阈 被 缓 慢 驱 动 时 ， 生 长 时 间 通 过 等 离 子 体 加 热 时 间 改 进 。 上 述 这 些 理 想 终 止 事 其 件 、 域 的 和 全 域 的 电 阻 模 ， 如 电 阻 交 换 和 撕 裂 模 ， 时 也 被 观 测 到 ， 可 以 归 因 于 终 定 例 有 并 止 。 这 些 电 阻 模 与 理 想 不稳 定 性 相 比还 了 解 得 不 够 。其 它 芯 部 输 运 位 垒 相 关 理 想 不 稳 定 在 这 里 不讨 论 的但 对 稳 态 高 性 能 是 重 要 的其 它 电 阻 不 稳 定 性 包 括 电 阻 壁 模 和 新 经 典
比较 。
本 文 中 ， 结 最 近 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 于 接 近 ／在边 缘 和 芯 部辖 运 位 垒 耐 出 现 的 ＭＨ 总 Ｄ不 稳 定 性 的
实 验 和 理 论 进 展 ， 点 是 在 Ｈ模 、 重 ＶＨ模 和 ＮＣ ／ Ｓ放 电 中观 掼 到 的 主 要 不 稳 定 性 和 与 理 论 的 ＳＯ Ｉ 在边缘 不稳定 性方 面 ， 自最 后 两 篇 综 述 以 来 的 新 进 展 包 括 用 象 等 离 子 体 成 形 、 质 注 杂
模 放 电 中 通 常观 测 到 的太 的 边 缘 压 强 梯 度 。 在 芯 部 不 稳 定 性 方 面 ， 常终 止 有 蜂 化 压 强分 布 的 Ｎ ｓ ０ 通 ｃ ／ ｓ艘 电 的 破 坏 ＝ ｝ 稳 定 性 用 不
４】
维普资讯
理 想 稳 定 性 理 论 充 分 予 以 解 释 ， 可 以通 过 理 论 提 出 的 减 小 压 强 峰 化 度 予 以避 免 。 在 ＤⅢ． 并 Ｄ 中 观 测 到 的类 理 想 生 长时 间 用 驱 动 的 理 想 不稳 定 性 解 释 ， 这 些 不 稳 定 性 经 过 它 们 的 不 。可 当 稳定 性 阈 被 缓 慢 驱 动 时 ， 生 长 时 间 通 过 等 离 子 体 加 热 时 间 改 进 。 上 述 这 些 理 想 终 止 事 其 件 、 域 的 和 全 域 的 电 阻 模 ， 如 电 阻 交 换 和 撕 裂 模 ， 时 也 被 观 测 到 ， 可 以 归 因 于 终 定 例 有 并 止 。 这 些 电 阻 模 与 理 想 不稳 定 性 相 比还 了 解 得 不 够 。其 它 芯 部 输 运 位 垒 相 关 理 想 不 稳 定 在 这 里 不讨 论 的但 对 稳 态 高 性 能 是 重 要 的其 它 电 阻 不 稳 定 性 包 括 电 阻 壁 模 和 新 经 典
2.材料电磁过程分类
材料电磁加工
材料的电磁加工是指利用电磁能量实现材料的熔 化、精炼和成形等加工过程，其理论基础是研究 电磁场和流体间相互作用的电磁流体力学。
液体
材料电磁加工的特点：
(1)以最廉价和方便的手段将高密度电磁能量作用于各种材 料，特别是金属材料； (2)充分发挥电磁场的各种功能，对熔融金属进行非接触性 搅拌、运输和形状控制； (3) 运用 MHD 理论可有效解决加工工程中的各种问题，如 电磁力的计算； (4) 与电磁场相关的各种检测和控制技术的发展，为 EPM 的研究和发展提供了条件。
5
材料电磁过程发展
早在1823年，法拉第就由海洋流动与地球磁场的关系着手，开始测量流 体在电磁场中的流动情况。 1923年Muck提出了悬浮熔炼方法的专利。 1942年Alfvén提出了磁冻结概念，Alfvén波的发现，使人们对导电流体 与磁场的相互作用有了本质上的认识和提高 然而，磁流体力学 （MHD）理论的系统发展和这些原理的广泛应用是从 二十世纪六十年代开始的，最初，在材料制备过程中的应用也仅限于半 导体金属材料的成形。 目前研究电磁场与金属流体之间相互关系的MHD已经得到很大的发展。 1982年在英国举行的IUTAM（国际力学理论和应用联合会）学术会议第 一次提出了材料的电磁过程这一术语。 近十年来这一技术在冶金工业中广泛应用，1990年和1994年先后在日本 召开了第六届IISS（国际钢铁研讨会）会议和第一届材料电磁工艺国际 会议，这标志着EPM时代的到来。近年来，感应加热、电磁搅拌、电磁 铸造等电磁过程已经广泛应用于有色金属和黑色金属的冶金过程，并在 许多方面取得了很大进展。
10
EPM中使用的电磁场
由传统线圈产生的普通强度的直流磁场。主要用于控制液体 金属的流动；例如：作为电磁制动抑制连铸结晶器内钢液的 流动、抑制中间包内钢液的紊流等，作为电磁“坝”用于薄 带连铸的侧封等，改善冶金质量。 由超导线圈产生的高强度的直流磁场。主要用于控制液体金 属的流动；例如：作为电磁制动抑制连铸、特别是高速连铸 时的结晶器内钢液的流动；控制液体金属的形核、生长等凝 固过程，开发新材料。 频率从几赫兹到数十兆赫兹的交流磁场。交流磁场是材料加 工过程中应用最广泛的一种磁场，可以通过磁场频率的选择， 将其应用于感应加热、电磁搅拌、电磁加压、电磁传输等工 艺过程，是控制液体金属传输现象的有力的手段。 其他特殊磁场，例如，移动磁场、脉冲磁场、变幅磁场等。 主要用于高效、节能等新技术工艺的开发。
电磁搅拌技术在连铸中的应用
电磁搅拌技术在连铸中的应用近年来，连铸坯的质量越来越受到重视，因而围绕提高连铸坯质量的研究工作也取得了很大的进展。
电磁搅拌技术是电磁流体力学在钢铁工业中最成功的应用之一。
通过定量认识电磁场在多层介质中的传递，控制连铸过程中钢水的流动、传热和凝固，进而降低钢水的过热度、去除夹杂从而扩大等轴晶区，减少成分偏析，减轻中心疏松和中心缩孔。
几十年来，国内外学者对电磁搅拌技术进行了大量的理论及实验研究，并应用于工业生产。
电磁搅拌技术已经成为连铸过程中改善铸坯质量的最重要和最有效的手段之一。
1国内外电磁搅拌技术的发展概况磁流体力学是电磁学，流体力学以及热力学相互交叉的学科，简称MHD(magnetohydrodynamics)，主要研究电磁场作用下，导电金属流体的运动规律。
在磁场里，导体的运动产生电动势，从而产生感应电流，导体本身也产生磁场。
液态金属作为载流导体，在外加磁场的作用下产生了电磁力，这种电磁力的作用促使载流液体流动，同时伴随着三种基本的物理现象——电磁热，电磁搅拌，电磁压力。
这三种现象在材料的冶炼、成形、凝固等工艺中已广泛应用。
连铸钢液电磁搅拌技术已经历几十年的试验研究和发展的过程。
早在上世纪50年代，就由在德国Schorndorf和Huckingen半工业连铸机上。
进行了首例连续铸钢电磁搅拌的试验。
60年代，在奥地利Kapfenberg厂的Boehler连铸机上用于浇铸合金钢。
60年代末一些工作者还进行了结晶器电磁搅拌和二冷区电磁搅拌的实验。
1973年法国的一家工厂率先在其连铸机上安装了电磁搅拌器并投入工业应用，从而奠定了连铸电磁搅拌技术工业应用的基础。
1977年，法国的Rotelec公司开发了小方坯和大方坯结晶器电磁搅拌器并以Magnetogyr-Process 注册商标，将其商品化。
1979年，法国钢研院又在德国Dunkirk厂板坯连铸机上采用了线性搅拌技术，取得良好效果。
进入80年代后，电磁搅拌技术发展更快，特别是日本，发展更为迅速。