电流体动力学

电流体动力学的研究对象是由带电粒子和中性粒子组成的二组元系统。这一系统可用单组元流体模型作近似处理。假定表征介质性质的系数都是常数且流体是理想的（无粘性、无电阻、不导热），则基本方程组包括：

连续性方程

能量方程

运动方程

状态方程

电场方程

广义欧姆定律

式中p为流体压力；ρ为流体密度；T为温度；v为流体速度；E为电场强度；J为电流密度；q为电荷密度；b为荷迁移率；c_v为定容比热；R为气体常数。电流体动力学基本方程组同磁流体力学基本方程组主要不同点是在动运方程中用静电力qE代替J×B，在电场方程中第二式的右端用零代替项；在广义欧姆定律中用qv代替v×B项。

在一般情况下，可建立二组元模型的方程组，表征介质性质的系数可以不是常数。还可以把粘性、电阻、热传导等因素也考虑进去。

电流体动力学理论主要应用于电气体发电装置、电流体泵以及电流体动力工艺和动力检测等。

电气体发电装置 电气体发电是利用气流的动能将其中的离子从低电势区推向高电势区，从而直接将热能转换成电能。电气体发电装置主要由绝缘通道、离子源和电荷收集极组成（见图)。绝缘通道是发电装置的主要部分，其作用是限定气流的运动。离子源由绝缘气流、电晕极和吸引极组成，它可使绝缘气流中产生单极性电荷。收集极将电荷积聚起来，作为发电机的输出端。由于单个通道值下降极小，即气体中释放出来的热能很少，因此必须串联大量通道。这样，当工作温度为1000℃时，发电效率可达50%以上。尽管从原理上讲,电气体发电可用于大功率民用发电,但由于技术上的困难，其实现前景远不如磁流体发电明朗。电气体发电装置作为中、小功率的高压电源，可用于静电喷涂、静电除尘、电子束焊机等装置，特别在航天飞行器中，可作供电的随航装置或作为静电火箭发动机的电源。

电气体发电装置和磁流体发电装置的异同可列表如下：

气体发电装置和磁流体发电装置的比较

电流体泵(离子对流泵) 工作过程是电气体发电的逆过程。其优点是没有运动部件和回转力矩，噪声小，结构简单。利用电流体泵的工作原理可以制造飞行器的电气体动力推进器。在地球大气层中，电气体动力推进器不如其他类型的推进器，但在某些含有高绝缘强度高压气体的行星大气层中，这种电气体动力推进器会显示出优越性。

电流体动力学还可应用于电流体动力工艺（如着色、材料电镀、作物授粉和撒药、熏制生产、臭氧生产以及净化和分离，等等）、电流体动力检测（如通过测量压力变化可确定发动机润滑油中出现的微量金属粒子，从而掌握发动机的磨损程度）以及生物和医学中的一些领域。

19世纪末，人们就已观察到电场对单极性荷电气体的运动有直接影响。1897年，S.A.阿伦尼乌斯首次发表了电流体动力现象的定量研究结果。1899年，A.查托克首次提出了电晕风的电气体动力学理论。1936年，G.庞特涅研制成利用压缩空气进行工作的发电机，采用特制的粉尘作电荷载体。1937年，T.巴巴特研制成巴巴特离子对流发电机。直到20世纪50年代，电流体动力学才真正开始成为一门较系统的学科。

电流体动力学有三个主要的研究领域：①电流体动力学过程的数学描述和理论分析：包括电流体动力学基本方程组的建立；电流体动力学判据的确定；电流体动力学流动的研究，包括单组元电气体动力流动、电气体动力流动中的间断、二组元电气体动力流动、电气体动力波动等的研究。②电流体动力过程的物理研究：包括电气体动力放电、输运系数的研究；电场对运动介质基本特性的影响的研究等。③电流体动力过程在工程技术中的应用：包括各种电气体动力装置的理论和实验研究；实验室样机和半工业样机的研制。

半导体磁流体动力学模型是一类出现在半导体器件科学中的宏观流体动力学方程组，它是在自相容电磁场的影响下描述电子和离子的，刻画了高频率条件下运转的半导体器件其内部电了的输运过程。模型方程组是由电子的质量和速度的守恒律方程祸合电磁场的Maxwell方程构成的。

目前对半导体磁流体动力学模型已经有非常多的研究。就半导体磁流体动力学模型方程组的类型而言，它是一类可对称化的拟线性双曲型方程组。一般来说，哪怕是在光滑的小初始条件下，拟线性双曲型方程组的经典解仍会在有限时问内破裂而产生激波。

磁流体动力学主要应用于三个方面：天体物理、受控热核反应和工业。

磁流体动力学磁流体动力学天体物理

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。

磁流体动力学磁流体动力学受控热核反应方面

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。

磁流体动力学磁流体动力学工业方面

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。2100433B

流体动力学研究的对象是运动中的流体(流体指液体和气体)的状态与规律。 流体动力学底下的小学科包括有空气动力学(研究气体)和 hydrodynamics(研究液体)

流体动力学(Fluid dynamics)是流体力学的一门子学科。

流体动力学有很大的应用,在预测天气,计算飞机所受的力和力矩,输油管线中石油的流率等方面。其中的的一些原理甚至运用在交通工程。交通运输本身被视为一连续流体,解决一个典型的流体动力学问题,需要计算流体的多项特性,包括速度,压力,密度,温度。