Specific of a viscous fluid flow under the action of a transverse magnetic field

Abstract

Рассмотрено течение вязких электропроводных жидкостей в поле действия сил, имеющих магнитную природу. Проведен анализ случая, когда течение является нестабилизированным, по своим характеристикам близким к потоку на гидродинамическом начальном участке. В данном случае, помимо сил вязкого трения, существенное влияние на поток имеют силы инерции от конвективного ускорения и массовые силы, связанные с действием пондеромоторных сил, возникающих при наличии магнитного поля. В этом случае в уравнениях движения, характерных для описания гидродинамического начального участка, появляется слагаемое, характеризующее действие сил с магнитной природой, то есть, величина • указывает на эффект проявления пондеромоторных сил на гидродинамическом начальном участке и связана с величиной соотношения между силами инерции и силами вязкого трения. В этом случае, когда силы инерции незначительны, рассматриваемая система уравнений характеризует течение Гартмана. Тогда, когда силы инерции от конвективного ускорения значительно больше пондеромоторных сил, рассматриваемое течение характерно для гидродинамического начального участка и описано в литературе достаточно полно. Наконец, данные уравнения могут быть использованы для описания движения Пуайзеля, когда пренебрежимо малы пондеромоторные силы и силы инерции. Таким образом, в общем случае при наличии всех видов сил, представленных в уравнении движения, мы имеем дело с гидродинамическим начальным участком, величина которого зависит как от критерия Рейнольдса, так и от критерия Гартмана. Характер такой зависимости представлен в статье в виде рисунка, где перепад давления в общем случае можно представить как сумму перепада давления для стабилизированного течения и дополнительного, связанного с действием сил инерции и пондеромоторных сил. Как показали проведенные эксперименты, действие пондеромоторных сил проявляется в виде тормозящего поток эффекта. В то же время, силы инерции от конвективного ускорения способствуют ускоренному движению жидкости в ядре потока в гидродинамическом начальном участке и торможению в пределах формирующегося пограничного слоя. Таким образом, от соотношения между этими силами зависит процесс формирования потока на гидродинамическом начальном участке. В работе этот процесс характеризуется соотношением между критерием Рейнольдса и критерием Гартмана.