Магниттік гидродинамика

Магниттік гидродинамика

Магниттік гидродинамика — электр тогын жақсы өткізетін сұйықтықтар мен газдардың магнит өрісіндегі қозғалысын зерттейтін ғылым. Гидродинамика мен классикалық электрдинамика заңдарының ұштасуы нәтижесінде дамыған. Магниттік гидродинамикалық нысандар қатарына плазма (кейде Магниттік гидродинамиканы плазма физикасының бөлімі ретінде қарастырады), сұйық металдар және электролиттер жатады. Магниттік гидродинамика саласындағы алғашқы зерттеулерді М.Фарадей (1791 — 1867) жүргізді. Бірақ өз алдына 20 ғ-дың 20-жылдарында астрофизика мен геофизиканың сұраныстарына байланысты дербес ғылым саласы болып дами бастады. Магниттік гидродинамиканың негізгі қағидаларын 1940 жылдары швед физигі Х.Альфвен (1908 ж. т.) тұжырымдады. Ол магнит өрісіндегі өткізгіш ортаның өзіне тән толқындық қозғалысы (Альфвен толқындары деп аталған) болатындығын теория жүзінде дәлелдеді. Альф-венге Магниттік гидродинамиканы жасаған еңбектері үшін Нобель сыйлғы берілді (1970). Магниттік гидродинамиканың онан әрі дамуына 1950 жылдардың бас кезіндегі термоядролық синтезді басқару мәселесін зерттеу бағдарламасы (КСРО, АҚШ, Англия) көп әсерін тигізді. Осы кезден бастап Магниттік гидродинамиканың техникада қолданылатын салалары да (МГД сорғысы, МГД генераторы, МГД сепараторы, плазмалық күшейткіштер, плазмалық қозғалтқыштар, т.б.) жедел дами бастады. Магниттік гидродинамиканың негізіне физика заңдарының екі тобы жатады:

• гидродинамика теңдеулері
• электр-магниттік өріс теңдеулері (Максвелл теңдеулері).

Жалпы жағдайда Магниттік гидродинамика теңдеулері сызықты теңдеулер қатарына жатпайды. Ол өте күрделі жолмен шешіледі. Бірақ практикалық есептерде, көбіне кейбір нақтылы режиммен шектелуге тура келеді. Бұл режимнің баламасы ретінде аса қажетті параметр — магниттік Рейнольдс саны деп аталатын өлшемсіз шама қолданылады: Rm=LV/m=4LV/c2

• L — ортаның ағысына тән мөлшер
• V — ағысқа тән жылдамдық
• m=c2/4 — магниттік тұтқырлық
•  — ортаның электр өткізгіштігі.

Rm<<1 болғанда өткізгіш ортаның ағысы магнит өрісін аздап бұзады. Мұндай ағыс электр тогын өндіру (генерациялау) үшін пайдаланылуы мүмкін. Магниттік гидродинамикада қарастырылатын өткізгіштігі жоғары көлемді орта үшін Rm>>1 болғанда әр түрлі эффектілер орын алады. Бұл жағдай Магниттік гидродинамикада зерттелетін гео- және астрофизика құбылыстарда, ыстық плазмада (мыс., термоядролық) байқалады. Мұндай ортадағы ағыс ондағы магнит өрісіне елеулі әсер етеді. Осы әсердің салдарынан магнит өрісінің тоңазуы деп аталатын өте маңызды эффектілер пайда болады.

Пайдаланған әдебиет

• Қазақ энциклопедиясы