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磁流体静力学

磁流体力学的分支

磁流体静力学是磁流体力学的一个分支，研究导电流体在磁场力作用下的静平衡问题。在磁场作用于流体中的电流时，一般会使流体流动；如果磁场力同流体的压强梯度平衡,则流体保持静止。研究这种平衡对受控热核反应有重要意义，可以利用磁场约束温度达亿度量级的等离子体。

简介
在静止状态下，作用于流体微团 Q上的体积力－▽p（p为流体压强）同磁场B作用于电流密度J上的力密度J×B（见洛伦兹力）是平衡的，即▽p =J×B。在天体问题中有时还须考虑引力的作用。从图1中可以看出：压强梯度▽p垂直于电流和磁场；沿磁力线和电流线的压强不变。若磁力线绕成一个闭合曲面(即磁面)而把等离子体包起来，则磁面就是等压面。在受控热核反应装置中，就是利用磁面一层层地把等离子体约束起来，压强从里层到外层逐渐下降为零。电流线位于同▽p相垂直的面上，故磁面也是电流面。
主要结构
①线箍缩　在圆柱形放电管中通以强大的轴向电流以压缩等离子体的磁结构。沿管轴向流动的电流密度J产生角向（环绕圆管的）磁场B。作用在圆柱等离子体中任一点Q的磁场力有两上分力；一是磁向心力；另一是负磁压梯度，指向圆心。这两个分力同负压强梯度平衡。线箍缩是重要的静磁结构之一，但其中等离子体的平衡是不稳定的。
②角箍缩　又称θ箍缩，与线箍缩不同的是电流方向和磁场方向互换。在包围放电管的金属导体中突然放电，在金属导体和等离子体柱之间的区域中产生均匀轴向磁场B。由于趋肤效应,磁场不能透入等离子体，故在等离子体表面感应出同放电电流相反的角向电流，因而等离子体柱就在磁场力作用下被箍缩。这时,等离子体表面受到一和压强p大小相等但方向相反的磁压B/2μ0作用而维持平衡（μ0为磁导率）。
③环形轴对称磁约束结构　线箍缩和角箍缩的共同缺点是等离子体中的粒子会从两端逸出，为此研制出箍缩等离子体的环形轴对称环流器托卡马克（Tokamak）。这种装置的每一层磁力线和电流线都各绕成同一个闭合曲面,这些曲面称为磁面或电流面。磁场力J×B指向等离子体内部。每一层磁面都是等压面；等离子体环中心压强最高，压强从中心到外层逐层降低为零。因此，等离子体环完全可以通过磁场力来箍缩。
参考书目
V.C.A.Ferraro and C. Plumpton, Introduction toMagneto-fluid Mechanics,Oxford,Univ.Press,London,1961.
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