Обсуждаются теоретические исследования волновых процессов во вращающейся астрофизической плазме. Особое внимание уделено новым теоретическим моделям астрофизической плазмы, таким как магнитогидродинамическое приближение мелкой воды и неупругое приближение наряду с часто применяемым приближением Буссинесска. Помимо традиционного приближения для силы Кориолиса обсуждаются эффекты, вызванные ее нетрадиционным представлением, учитывающим горизонтальную составляющую вращения. Подробно описаны линейные волны в такой плазме и обсуждаются их дисперсионные характеристики. Приведен обзор неустойчивостей в астрофизической плазме вследствие нелинейных эффектов.
Работа посвящена изучению переходных неравновесных режимов вихревого течения в плоском слое жидкого металла. Течение вызвано действием электромагнитных сил, возни-кающих при взаимодействии переменного магнитного поля и индуцированного им электрического тока. Для исследования выбран наиболее устойчивый вариант течения в виде двух крупномасштабных вихрей. В данном случае область, в которой генерируется переменное магнитное поле, расположена рядом с краем длинной стороны прямоугольного слоя жидкого металла. При включении индуктора течение развивается из состояния покоя до некоторого равновесного состояния, а при отключении индуктора, наоборот, затухает. Исследование выполнено на галлиевой эвтектике с помощью ультразвукового доплеровского анемометра. В данной работе варьируются два параметра, определяющие интенсивность силового воздействия: сила и частота электрического тока, который течет по обмоткам индуктора. Получена оценка времени развития и затухания течения в зависимости от варьируемых параметров процесса. Исследования вихревых течений могут быть полезны при проектировании МГД-насосов, а также для перемешивания жидких металлов.
В книге систематически изложены основы новой области физики — магнитной гидродинамики, объектом исследования которой являются газообразные или жидкие проводящие среды. Магнитная гидродинамика приобретает всё большее значение в области астрофизики, геофизики, а также в вопросах, связанных с осуществлением управляемых термоядерных реакций.
Книга рассчитана на широкий круг физиков и астрофизиков — научных работников, преподавателей, инженеров и студентов, интересующихся этой новой областью науки.
В последние годы в ряде областей физики и техники (астрофизика, аэродинамика больших скоростей, проблемы управляемых термоядерных реакций и т. д.) все чаще возникает необходимость изучения движений сильно нагретых и ионизованных жидкостей и газов в электромагнитном поле.
В связи с этим в настоящее время одной из наиболее интенсивно развивающихся областей механики и физики является магнитная гидродинамика. Магнитная гидродинамика изучает движение электропроводящих жидкостей и газов в электромагнитном поле. При такого рода движении возникают новые механические эффекты и открываются новые методы воздействия на движение жидкости.
В настоящей работе представлен новый метод решения уравнений движения заряженных частиц в электромагнитных полях и проведено его сравнение с различными известными модификациями метода Бориса. Созданные двумерный и трехмерный алгоритмы основаны на использовании точного решения дифференциального уравнения для скорости заряженной частицы на шаге по времени. Сравнительный анализ метода Бориса и его модификаций проводился как по точности методов, так и по времени их работы. Новая модификация метода Бориса позволяет точнее вычислять траекторию и скорость заряженной частицы без значительного увеличения сложности расчетов. Показано, что при выборе модификации метода Бориса для решения задачи в первую очередь следует обращать внимание на точность решения, так как более простая и быстрая схема может не дать выигрыша по времени.
В настоящее время активно исследуются частотные режимы работы ускорителей электронов на основе капиллярных разрядов. Электроны в них ускоряются под действием лазерных импульсов фемтосекундного диапазона длительности, пропускаемых через плазму разряда.
В работе рассматриваются результаты трехмерного магнитогидродинамического моделирования цикла капиллярного разряда, включающего стадии заполнения короткого капилляра рабочим газом (водород), формирование плазменного канала, восстановление рабочей среды перед началом следующего разряда. Расчеты выполнены в предположении о том, что система находится под внешним охлаждением, которое обеспечивает температурный баланс на промежуточных этапах рабочего цикла, а также при постоянных условиях подачи и откачки рабочего газа.