Элементы магнитной газовой динамики

При движении электропроводной жидкости в электрическом и магнитном полях возникает электромагнитная объемная сила (э. о. с.) иногда называемая пондеромоторной силой, которая действует на все частицы жидкости. Кроме того, при прохождении через жидкость электрического тока выделяется джоулево тепло.
При исследовании движения электропроводной жидкости в электрическом и магнитном полях приходится учитывать эти два новых воздействия, внося в уравнения движения и энергии соответствующие дополнительные члены. Это обстоятельство приводит к увеличению числа переменных и к необходимости соответствующего увеличения числа уравнений; такими дополнительными уравнениями являются уравнения электродинамики Максвелла. Совокупность уравнений Максвелла, уравнений Навье — Стокса, в которые внесены электромагнитные объемные силы, уравнения энергии, включающего джоулево тепло, и уравнения состояния представляет собой систему дифференциальных уравнений магнитной гидрогазодинамики.
При высоких температурах порядка нескольких тысяч градусов, а также при очень низких давлениях газы находятся в ионизированном состоянии и поэтому электропроводны, подобно жидким металлам и некоторым другим капельным жидкостям-электролитам; сказанное выше о воздействии электрического и магнитного полей на электропроводную жидкость и об учете этого воздействия относится и к ионизированному газу.
В развитии магнитной гидрогазодинамики нуждаются астрофизика, авиационная и ракетная техника, а также энергетика.
Астрофизики изучают строение Солнца и других звезд, в которых газ находится в сильно ионизированном состоянии под действием очень высоких температур, а также «холодного» межзвездного газа, ионизированного при весьма малой его плотности. Современная авиационная и ракетная техника создает аппараты, летящие в атмосфере со скоростью порядка нескольких километров в секунду. Температура воздуха у поверхности тела, имеющего такую скорость, приближается к температуре электрической дуги вследствие чего воздух заметно ионизируется. Если на, такой воздушный поток наложить электрическое и магнитное поля, то возникнет электромагнитная объемная сила, которая при определенных условиях окажется сравнимой по величине с аэродинамическими силами.

См. также:  недостатки механических приборов

Особенностью электромагнитной объемной силы является то, что в отличие от других объемных сил (силы тяжести, инерционных сил) ею можно управлять, воздействуя на вызывающие ее электрическое и магнитное поля. Изменяя величину электромагнитной силы, можно влиять на интенсивность и форму ударных волн, увеличивать критическое значение числа Рейнольдса при переходе ламинарного режима течения в турбулентный, замедлять или ускорять поток электропроводной жидкости (или газа), вызвать деформацию профиля скорости и отрыв пограничного слоя.

Используя электропроводную жидкость или газ, можно создать генератор электрического тока, в котором осуществляется прямой переход тепловой энергии в электрическую; находят применение магнитные дозаторы, расходомеры и насосы для перекачки ртути и жидких металлов; известны и другие области применения магнитной гидрогазодинамики в технике, например в приборостроении.

В настоящее время четко вырисовываются две области магнитной гидродинамики: в первой — считается, что среда обладает бесконечной проводимостью (астрофизика), во второй — имеют дело со средой конечной проводимости (магнитная газовая динамика различных технических аппаратов).