Theory of Tokamak Transport pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Woods, Leslie Colin

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:

价格:224.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783527406258

丛书系列:

图书标签:

• Tokamak
• Plasma Physics
• Transport
• Fusion Energy
• Magnetohydrodynamics
• Turbulence
• Numerical Simulation
• Diagnostics
• Confinement
• Heating

好的，这是一份关于一本名为《磁流体动力学原理与应用》的图书的详细简介，该书内容不涉及“Theory of Tokamak Transport”： --- 图书名称：《磁流体动力学原理与应用：从基础理论到工业实践》 引言 本书是一部全面而深入的著作，旨在系统阐述磁流体动力学（MHD）的核心理论框架、基本方程组，并详尽探讨其在广阔的物理、工程及天文学领域中的具体应用。磁流体动力学作为物理学的一个重要分支，研究的是导电流体在磁场作用下的运动规律，它桥接了经典电动力学与流体力学，为理解诸多自然现象和工程系统提供了关键的分析工具。本书特别强调理论的严谨性与实际应用的紧密结合，力求使读者不仅掌握理论基础，更能洞察MHD在现代科技中的实际效能。 第一部分：MHD基础理论 本部分奠定了理解MHD现象的理论基石。首先，从宏观和微观角度引入导电流体的概念，详细推导了MHD分析所必需的连续性方程、动量方程（Navier-Stokes方程的MHD修正形式）以及能量方程。 核心内容聚焦于MHD基本方程组的建立： 1. 麦克斯韦方程组与欧姆定律的结合： 重点讨论了如何在流体运动背景下对电磁场方程进行简化和修正，尤其是在考虑低频近似和准中性条件下的应用。 2. 磁场输运方程（感应方程）： 这是MHD分析的核心之一。本书详细探讨了磁场如何被流体对流（Advection）、扩散（Diffusion）以及欧姆效应所携带和改变，并引入了重要的无量纲参数，如磁雷诺数（$R_m$），用以区分磁力占主导或扩散占主导的物理情景。 3. 力的分解与平衡： 深入分析了洛伦兹力（$mathbf{J} imes mathbf{B}$）在动量方程中的作用，阐明了磁压力、磁张力（或称磁绳张力）如何影响流体的动力学行为，并阐述了磁力线冻结（Frozen-in Flux）这一关键概念的物理意义及其适用条件。 4. 波的传播与稳定性分析： 详细分析了MHD系统中的固有波动模式，包括阿尔芬波（Alfvén Waves）的性质、速度及其在各向异性介质中的传播特性。随后，本书转向线性稳定性理论，探讨了各种几何构型下MHD失稳的判据，如瑞利-泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylor Instability）和菲利普斯不稳定性（Flh-Hilld Instability），为设计稳定系统提供了理论依据。 第二部分：MHD在工程技术中的应用 在掌握了基础理论后，本书将焦点转向MHD在现代工业和技术领域中的广泛应用，这些应用大多涉及强磁场与导电液体（如熔融金属、等离子体或高导电性流体）的相互作用。 1. 电磁流体力学泵与驱动器： 详述了应用于核工业、冶金和化工领域中的非机械式泵（如线性感应泵、旋转式电磁泵）的设计原理、效率优化和流场控制策略。重点分析了如何利用洛伦兹力精确控制熔融金属的流动，避免机械部件的磨损和污染。 2. 冶金过程中的电磁搅拌与分离： 探讨了如何使用变化的磁场来均匀化熔融金属浴，改善铸造质量，或利用MHD效应进行合金的区域熔炼和杂质分离。书中包含了计算模型，用于预测搅拌强度和流场结构对固化前沿的影响。 3. 磁流体发电技术： 尽管目前尚未大规模商用，但MHD发电（尤其是基于高温等离子体的直接发电技术）仍是能源研究的前沿。本章详细介绍了MHD发电机的基本结构（如法拉第型和亨利型），推导了其开路电压和输出功率的理论极限，并讨论了高温工质的选择和电极材料的腐蚀问题。 第三部分：MHD在天体物理与空间科学中的应用 MHD现象在宇宙尺度上普遍存在，是理解恒星、行星际空间乃至星系形成的关键。 1. 太阳与行星际空间中的MHD： 深入分析了太阳风的形成、演化及其与地球磁层（磁层动力学）的相互作用。重点讨论了磁重联（Magnetic Reconnection）的微观机制及其在太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）中的核心作用。本书提供了利用磁场观测数据重构太阳风密度和速度剖面的计算方法。 2. 磁约束天体结构： 探讨了强磁场在致密星体（如中子星和磁星）结构和演化中的决定性作用。分析了磁场对星子内部物质的支撑、热传导的各向异性影响，以及磁场如何驱动喷流的形成。 3. 磁流体不稳定性与星际介质湍流： 论述了在星际云和分子云中，MHD不稳定性如何触发物质的坍缩并最终导致恒星的形成。对MHD湍流的谱学特征进行了详细的理论描述，并将其与射电观测结果进行对比分析。 总结与展望 本书的最后部分对MHD理论的未来发展方向进行了展望，包括高阶非线性效应的数值模拟、MHD在惯性约束核聚变边界等离子体（但非托卡马克堆芯）中的应用潜力，以及对极端环境下MHD行为的探索。通过整合理论、计算和实验观测，本书旨在为从事相关领域研究的工程师、物理学家和天文学家提供一个坚实且实用的知识平台。 目标读者： 高等院校物理学、应用数学、工程力学、等离子体物理、天体物理等专业的高年级本科生、研究生以及相关领域的科研和工程技术人员。 ---

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