选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
《磁流体无网格方法及应用》以加权残量法为基础，以管道中磁流体流动为应用背景，系统介绍了典型无网格方法，主要包括无网格局部径向基函数法、局部彼得洛夫迦辽金法、无网格迦辽金法、无网格径向基点插值法及无网格配点法等在磁流体流动中的应用，进行了大量数值仿真实验，分析了影响算法精度的典型参数，并对部分无网格算法进行了改进。
第1章 绪论 1
1.1 磁流体流动的研究现状 1
1.2 无网格算法的应用及进展 3
1.3 无网格算法定义及分类 7
第2章 加权残量法 10
2.1 配点法 12
2.2 子域法 13
2.3 Galerkin法 13
2.4 最小二乘法 14
2.5 局部Petrov-Galerkin法 14
第3章 无网格插值方法 16
3.1 多项式基点插值法 16
3.2 加权最小二乘法 26
3.3 Hermite型加权最小二乘法 28
3.4 移动最小二乘法 32
3.5 径向基函数法 35
3.6 Hermite径向基函数法 38
第4章 磁流体力学基本方程 44
4.1 引言 44
4.2 磁流体力学方程组 45
4.2.1 电磁学方程 45
4.2.2 动力学方程 47
4.2.3 磁场边界条件 49
4.2.4 矩形管磁流体方程 50
4.2.5 无量纲方程 52
第5章 局部径向基点插值法求解充分发展的MHD流动 53
5.1 引言 53
5.2 局部径向基点插值法的稳定MHD流动方程 53
5.2.1 局部加权残量法 53
5.2.2 局部径向基点插值法磁流体方程 56
5.2.3 积分方程 59
5.2.4 边界条件 60
5.3 相关概念 62
5.3.1 局部域 62
5.3.2 权函数 62
5.3.3 刚度矩阵 63
5.4 数值求解 63
5.4.1 参数影响 63
5.4.2 计算结果 69
5.5 评述 72
第6章 无网格局部Petrov-Galerkin法求解充分发展
的MHD流动 73
6.1 引言 73
6.2 本质边界条件 73
6.3 数值计算 74
6.3.1 参数影响 74
6.3.2 计算结果 75
6.4 评述 78
第7章 无网格Galerkin法求解矩形管道中的MHD流动 79
7.1 引言 79
7.2 无网格Galerkin法 80
7.2.1 无网格Galerkin法的磁流体方程 80
7.2.2 方程离散 81
7.2.3 数值积分 83
7.2.4 数值求解 83
7.2.5 稳定化方法 91
7.2.6 结果对比 92
7.3 评述 97
第8章 无网格径向基点插值法及二阶无网格径向基点
插值法求解稳定的MHD流动 98
8.1 引言 98
8.2 无网格径向基点插值法 98
8.2.1 径向基形函数 98
8.2.2 径向基点插值法MHD方程 99
8.2.3 典型参数分析 99
8.3 二阶无网格径向基点插值法 101
8.3.1 二阶无网格径向基点插值基本方程 102
8.3.2 程序设计 105
8.4 数值求解 106
8.4.1 矩形管 106
8.4.2 圆管 115
8.4.3 绝缘涂层有破裂的管道 116
8.4.4 外加磁场角度对流动的影响 118
8.5 评述 121
第9章 迎风无网格配点法求解绝缘管道中MHD流动 123
9.1 引言 123
9.2 磁流体流动的无网格配点法 124
9.2.1 磁流体控制方程 124
9.2.2 时间项差分 125
9.2.3 无网格配点法离散方程 125
9.2.4 迎风格式 126
9.3 数值求解 127
9.4 评述 136
参考文献 137
《磁流体无网格方法及应用》可供从事能源动力、反应堆热工水力，力学及数值计算研究等方面的科学技术人员及相关专业的高年级本科生、研究生和教师参考使用。
根据电磁感应原理，用导电流体（气体或液体）与磁场相对运动而发电。导电流体在通道中横越磁场B流过时，由于电磁感应而在垂直于磁场和流速的方向上感生出一个电场E，如把导电流体与外负载相接，导电流体中的能量就...
作为一种高技术，磁流体发电推动着工程电磁流体力学这门新兴学科和高温燃烧、氧化剂预热、高温材料、超导磁体、大功率变流技术、高温诊断和降低工业动力装置有害排放物的先进方法等一系列新技术的发展。这些科学成果...
盐水磁流体发电机？我高中的时候也想过，而且还做过简单的实验，可是实验失败，后来问老师，也没有得到想要的答案。我现在给你这么分析吧(从电化学角度考虑)，或许能解决你的疑惑： 你们老师说的离子液体，应该不...
无网格方法在爆轰数值模拟中的应用
无网格方法在爆轰数值模拟中的应用
以SPH算法为代表的无网格方法在爆轰波的数值模拟中具有明显的优势,采用SPH算法模拟高能炸药水下爆炸爆轰过程,得到了压力、速度等时历曲线.将数值模拟结果与理论和实验方法得到的结果进行了对比分析,表明SPH算法非常适宜处理高能炸药水下爆炸的极短瞬时具有大变形和高度非均匀的动力学极端情形,且求解结果已达到了较高的精度。
磁流体力学主要应用于三个方面:天体物理、受控热核反应和工业。
宇宙中恒星和星际气体都是等离子体，而且有磁场，故磁流体力学首先在天体物理、太阳物理和地球物理中得到发展和应用。当前，关于太阳的研究课题有:太阳磁场的性质和起源，磁场对日冕、黑子、耀斑的影响。此外还有:星际空间无作用力场存在的可能性，太阳风与地球磁场相互作用产生的弓形激波，新星、超新星的爆发，地球磁场的起源，等等。
磁流体力学在受控核反应方面的应用，有可能使人类从海水中的氘获取巨大能源。对氘、氚混合气来说，要求温度达到5000万到1亿度，并对粒子密度和约束时间有较高的要求。而使用环形磁约束装置在受控热核反应的研究中显出较好的适用性和优越性。
磁流体力学除了与开发和利用核聚变能有关外，还与磁流体发电密切联系。磁流体发电的原理是用等离子体取代发电机转子，省去转动部件，这样可以把普通火力发电站或核电站的效率提高15~20%，甚至更高，既可节省能源，又能减轻污染。
飞行器再入大气层时，激波、空气对飞行器的摩擦，使飞行器的表面空气受热而电离成为等离子体，因此利用磁场可以控制对飞行器的传热和阻力。但由于磁场装置过重，这种设想尚未能实现。
此外，电磁流量计、电磁制动、电磁轴承理论、电磁激波管等也是磁流体力学在工业应用上所取得的成就。
磁流体发电是一种新型的高效发电方式，其定义为当带有磁流体的等离子体横切穿过磁场时，按电磁感应定律，由磁力线切割产生电;在磁流体流经的通道上安装电极和外部负荷连接时，则可发电。
为了使磁流体具有足够的电导率，需在高温和高速下，加上钾、铯等碱金属和加入微量碱金属的惰性气体(如氦、氩等)作为工质，以利用非平衡电离原理来提高电离度。前者直接利用燃烧气体穿过磁场的方式叫开环磁流体发电，后者通过换热器将工质加热后再穿过磁场的叫闭环磁流体发电。
磁流体发电本身的效率仅20%左右，但由于其排烟温度很高，从磁流体排出的气体可送往一般锅炉继续燃烧成蒸汽，驱动汽轮机发电，组成高效的联合循环发电，总的热效率可达50%~60%，是目前正在开发中的高效发电技术中最高的。同样，它可有效地脱硫，有效地控制NOx的产生，也是一种低污染的煤气化联合循环发电技术。
磁流体密封装置是由不导磁座、轴承、磁极、永久磁铁、导磁轴、磁流体组成，在磁场的作用下，使磁流体充满环形空间，建立起一系列"O型密封圈"，从而达到密封的效果。
磁流体力学主要应用于三个方面：天体物理、受控热核反应和工业。
宇宙中恒星和星际气体都是等离子体，而且有磁场，故磁流体力学首先在天体物理、太阳物理和地球物理中得到发展和应用。当前，关于太阳的研究课题有：太阳磁场的性质和起源，磁场对日冕、黑子、耀斑的影响。此外还有：星际空间无作用力场存在的可能性，太阳风与地球磁场相互作用产生的弓形激波，新星、超新星的爆发，地球磁场的起源，等等。
受控热核方应方面 这方面的应用有可能使人类从海水中的氘获取巨大能源。受控热核反应的目的就是把轻元素组成的气体加热到足够发生核聚变的高温，并约束它足够的时间，以使核反应产生的能量大于所消耗的能量。对氘、氚混合气来说，要求温度达到5000万到1亿开并要求粒子密度和约束时间的乘积不小于10秒/厘米（劳孙条件）。托卡马克（环形磁约束装置）在受控热核反应研究中显出优越性。美、苏和一些西欧国家各自在托卡马克的研究上取得进展，但只得到单项指标满足劳孙条件的等离子体，没有得到温度、密度和约束时间都满足劳孙条件的等离子体。磁镜、托卡马克和其他磁约束装置的运行范围都受稳定性的限制，即电流或粒子密度越大，稳定性越差，所以必须开展对等离子体中的平衡和大尺度不稳定性预测的磁流体力学研究，以期得到稳定的并充分利用磁场的托卡马克磁约束装置。
磁流体力学除了与开发和利用核聚变能有关外，还与磁流体发电密切联系。磁流体发电的原理是用等离子体取代发电机转子，省去转动部件，这样可以把普通火力发电站或核电站的效率提高15〜20%，甚至更高，既可节省能源，又能减轻污染。为了提高磁流体发电装罝的热效率，必须运用磁流体力学来分析发电通道中的流动规律，传热、传质规律和电特性。研究利用煤粉作燃料的磁流体发电对产煤丰富的国家有重要意义，这种研究目前正向工业发电阶段发展。苏联已实现天然气磁流体发电。
用导电流体取代电动机转子的设备，即用磁力驱动导电流体的装置有电磁泵和磁流体力学空间推进器（见电磁推进）。电磁泵已用于核能动力装置中传热回路内液态金属的传输，冶金和铸造工业中熔融金属的自动定量浇注和搅拌，化学工业中汞、钾、钠等有害和危险流体的输送等方面。电磁推进研究用磁场力加速等离子体以期得到比化学火箭大得多的比冲。
飞行器再入大气层时，激波、空气对飞行器的摩擦，使飞行器的表面空气受热而电离成为等离子体，因此利用磁场可以控制对飞行器的传热和阻力。但由于磁场装置过重，这种设想尚未能实现。
此外，电磁流量计、电磁制动、电磁轴承理论、电磁激波管等也是磁流体力学在工业应用上所取得的成就。
关于低温等离子体技术，见等离于体的工业应用。
磁流体制备方法主要有研磨法，解胶法，热分解法，放电法等。
(1)碾磨法。即把磁性材料和活性剂、载液一起碾磨成极细的颗粒，然后用离心法或磁分离法将大颗粒分离出来，从而得到所需的磁流体。这种方法是最直接的方法，但很难得到300nm以下直径的磁流体颗粒。
(2)解胶法。是铁盐或亚铁盐在化学作用下产生Fe3O4或γ-Fe2O3，然后加分散剂和载体，并加以搅拌，使其磁性颗粒吸附其中，最后加热后将胶体和溶液分开，得到磁流体。这种方法可得到较小颗粒的磁流体，且成本不高，但只使用于非水系载体的磁流体的制作。
(3)热分解法。是将磁性材料的原料溶入有机溶剂，然后加热分解出游离金属，再在溶液中加入分散剂后分离，溶入载体就得到磁流体。
(4)蒸着法。是在真空条件下把高纯度的磁性材料加热蒸发，蒸发出来的微粒遇到由分散剂和载体组成的地下液膜后凝固，当下地液膜和磁性微粒运动到下地液中，混合均匀就得到磁流体。这种方法得到的磁流体微粒很细，一般在2-10nm的粒子居多。
(5)放电法。其原理与电火花加工相仿，是在装满工作液(经常与载体相同)的容器中将磁性材料粗大颗粒放在2个电极之间，然后加上脉冲电压进行电火花放电腐蚀，在工作液中凝固成微小颗粒，把大颗粒滤去后加分散剂即可得到磁流体。
磁流体实际应用