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李明军，张荣培 著

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• 铁磁流体
• 流体动力学
• 磁流体动力学
• 物理学
• 材料科学
• 工程学
• 纳米流体
• 电磁流体
• 界面科学
• 应用物理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030566041

版次：31

商品编码：12314647

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-03-01

页数：184

正文语种：中文

内容简介

全书共10章内容。第1章为绪论，介绍麦克斯韦电磁学理论，铁磁流体力学基本内容、发展现状和应用。第2章介绍铁磁流体的物理性质。第3章介绍铁磁流体力学基本方程组，包括铁磁流体组分、基本结构、基本物理参数、热磁不稳定性和体积分数等内容，而铁磁流体的磁粘性(特别是自旋)特征将在第4章单独介绍。第5~7章从铁磁流体力学基本方程组出发研究三类典型模型方程，分别给出铁磁颗粒所受磁压、铁磁流体扩散抛物化稳定性方程组和铁磁流体热传导模型。第8和9章分别给出铁磁流体化学机械抛光和铁磁流体发电两个典型应用实例。第10章从理论上给出铁磁流体多孔介质的正定性和对称性定理，可作为喜欢理论分析读者的补充资料。

目录

前言

第1章 绪论
1.1 麦克斯韦电磁学理论
1.2 铁磁流体力学基本内容
1.3 铁磁流体力学的发展现状
1.4 铁磁流体力学的应用
参考文献

第2章 铁磁流体的物理性质
2.1 铁磁畴结构理论
2.1.1 铁磁矿
2.1.2 铁磁畴结构理论
2.2 铁磁流体基载液和表面活性剂特性
2.3 铁磁流体颗粒的基本结构及其稳定性
2.3.1 克服重力场的稳定性问题
2.3.2 避免凝聚的稳定性问题
2.4 铁磁流体的基本物理参数
2.4.1 铁磁流体的粘度
2.4.2 铁磁流体的磁化强度
2.5 热磁不稳定性
2.6 铁磁颗粒的体积分数
参考文献

第3章 铁磁流体力学基本方程组
3.1 流体力学基本方程组
3.2 铁磁流体力学运动方程
3.3 麦克斯韦方程组
3.4 铁磁流体力学Bernoulli方程
3.5 磁流体静力学
3.6 铁磁颗粒和载液之间相互作用的边界条件
3.7 热对流现象
参考文献

第4章 铁磁流体的磁粘性特征
4.1 铁磁流体的磁粘性
4.2 铁磁流体管道流的自旋
4.2.1 不可压缩铁磁流体控制方程及其简化
4.2.2 非平衡磁场的表达形式
4.2.3 铁磁流体管道流各方向分量的控制方程
4.2.4 磁粘度表达式
4.3 结果与讨论
参考文献

第5章 铁磁流体颗粒在载液中的运动理论
5.1 铁磁颗粒之间的范德瓦耳斯势能
5.2 铁磁流体颗粒大小分布参数的测量
5.2.1 铁磁流体颗粒的中值直径和标准偏差
5.2.2 铁磁流体颗粒大小分布
5.2.3 结论分析
5.3 铁磁流体颗粒在载液中运动所受磁压
5.4 用磁流体测量气液二相流中气泡速度的技术
5.4.1 实验
5.4.2 结果和考察
5.4.3 结论
参考文献

第6章 铁磁流体扩散抛物化稳定性理论
6.1 流体力学扩散抛物化理论
6.1.1 扩散抛物化方程组特征和次特征
6.1.2 扩散抛物化稳定性方程组的数学特征
6.2 铁磁流体扩散抛物化稳定性方程组
6.3 铁磁流体抛物化稳定性方程组的椭圆特性分析
6.3.1 线性铁磁流体PSE的特征和次特征
6.3.2 非线性铁磁流体PSE的特征和次特征
6.4 消除PSE的剩余椭圆特性途径
参考文献

第7章 铁磁流体热传导模型问题
7.1 模型方程
7.2 铁磁流体扩散抛物化方程组
7.2.1 定解条件及其参数取值
7.2.2 铁磁流体基本方程组的层次结构
7.3 采用扩散抛物化方程组数值模拟热传导过程
7.4 结果讨论
参考文献

第8章 铁磁流体润滑理论与化学机械抛光技术
8.1 平衡方程
8.2 具有空化的圆柱磙子的铁磁流体润滑
8.2.1 铁磁流体动压润滑
8.2.2 挤压薄膜轴承
8.2.3 滑动轴承
8.3 铁磁流体化学机械抛光模型问题
8.4 CMP的工作原理
8.5 考虑对流效应的铁磁流体CMP模型及数值模拟
8.5.1 具有对流效应的CMP润滑方程的推导
8.5.2 具有对流效应的铁磁流体CMP润滑方程的推导
8.5.3 数值实验及其实验结果分析
8.5.4 结论
参考文献

第9章 铁磁流体发电
9.1 微型的电能供应装置
9.2 铁磁流体发电实验系统
9.2.1 实验装置
9.2.2 实验流体
9.2.3 实验结果及其分析
9.2.4 结论
9.3 改进的铁磁流体发电实验系统
9.3.1 改进的实验装置
9.3.2 实验所用流体
9.3.3 实验过程
9.3.4 实验原理及实验过程
参考文献

第10章 铁磁流体在多孔介质中的流动
10.1 多孔介质的渗流定律
10.1.1 达西定律
10.1.2 在多孔介质中磁流体渗流的渗透定律
10.1.3 多尺度渐近展开技术
10.1.4 宏观体积平衡下的达西定律
10.2 铁磁流体在多孔介质中的微观描述
10.2.1 铁磁流体在多孔介质中流动的微观描述
10.2.2 尺度阶的分析
10.2.3 无量纲化的局部流的描述
10.3 均匀化方法在磁流体渗流中的应用
10.3.1 均匀化方法
10.3.2 宏观磁场和磁感应强度
10.3.3 宏观质量流
10.4 渗透张量的正定对称性
10.4.1 渗透张量的正定性
10.4.2 渗透张量的对称性
参考文献
附表1 重要变量
附表2 重要名词
彩图

磁性流体力学概论：理论基础与应用前沿 作者： [此处填写虚构作者姓名，例如：王文博] 出版社： [此处填写虚构出版社名称，例如：高等教育科学出版社] ISBN： [此处填写虚构ISBN，例如：978-7-03-065432-1] --- 内容简介 本书旨在系统、深入地探讨磁性流体力学（Magnetohydrodynamics, MHD）的基本原理、核心理论框架及其在现代科学与工程领域中的广泛应用。磁性流体力学是研究导电流体在电磁场作用下运动规律的学科，它深刻地连接了流体力学、电磁学和热力学等多个基础物理分支，是理解宇宙现象和设计尖端技术不可或缺的工具。 全书结构严谨，内容覆盖从基础方程推导到复杂非线性现象分析的多个层次，力求为读者构建一个全面而深入的知识体系。本书不仅面向物理学、数学、工程学等相关专业的研究生和高年级本科生，也适合致力于从事等离子体物理、天体物理、核聚变能、电磁驱动技术等领域研究的科研人员和工程师参考。 第一部分：理论基石与数学建模 本书的开篇部分聚焦于磁性流体力学的基础理论框架。首先，详细阐述了描述磁性流体运动所必需的连续性方程、动量守恒方程（纳维-斯托克斯方程的磁场修正形式）和能量守恒方程的建立过程。重点解析了洛伦兹力项在动量方程中的精确数学描述及其物理意义。 紧接着，深入探讨了麦克斯韦方程组在流体介质中的应用，特别是如何与流体动力学方程组耦合形成完整的MHD方程组。我们对磁场动力学进行了详尽的分析，推导并讨论了法拉第电磁感应定律在非理想导电流体中的表现形式，强调了欧姆定律的广义形式中漂移速度和霍尔效应的贡献。 一个关键章节致力于磁流体的本构关系。书中细致区分了理想MHD模型与非理想MHD模型（考虑电阻率、粘性和热传导）。特别引入了磁雷诺数和阿弗文速度等无量纲参数，用以辨识不同物理情景下磁场与流体相互作用的主导机制。对于有限电阻率的情况，书中详述了磁场扩散和磁扩散时间尺度的概念，这对于理解磁场的重联现象至关重要。 第二部分：波动、不稳定性与湍流 在建立了稳态和准稳态的MHD描述后，本书转向了更具挑战性的动力学问题。磁流体中的波动传播是本部分的核心内容。详细分析了阿弗文波（Alfvén waves）的特性，包括其无耗散、偏振性以及在背景磁场中传播的行为。进一步，书中引入了快磁声波和慢磁声波的概念，构建了完整的MHD色散关系，并讨论了这些波在等离子体中的能量传输作用。 随后的章节深入探讨了MHD不稳定性理论。不稳定性是驱动许多复杂物理现象（如恒星内部的对流、聚变反应堆中的约束失效）的关键。书中系统分类和分析了主要的MHD不稳定性，包括： 1. 截流不稳定性（Interchange Instabilities）：例如磁流体中的钉扎效应和浮力驱动的不稳定模态。 2. 剪切不稳定性（Kink and Tearing Modes）：这在环形几何结构（如托卡马克装置）中具有核心地位，书中详细推导了这些不稳定性增长率的判据。 3. 交换不稳定性（Interchange Instabilities）：探讨了磁场梯度与压力梯度相互作用导致的失稳机制。 为了应对实际流体中普遍存在的磁流体湍流问题，本书引入了统计力学方法。章节阐述了磁场输运系数的计算、湍流的尺度分离方法（如K41理论在MHD中的修正）以及湍流如何影响磁通量的维持与耗散。 第三部分：应用领域的前沿探索 本书的第三部分将理论知识应用于实际工程和自然科学的前沿问题，展示了MHD的强大预测能力。 磁流体力学在天体物理中的应用占据重要篇幅。内容涵盖： 恒星内部的磁场发电机（Dynamo Theory）：解释了恒星和行星磁场的起源、维持和演化机制，特别是湍流和对流如何耦合于磁场，实现自激发电。 太阳活动与空间天气：分析了太阳耀斑、日冕物质抛射（CME）事件中磁通量绳的演化和磁重联过程，以及这些现象如何影响地球磁层和空间环境。 星际介质与吸积盘：探讨了磁场如何影响星际云的塌缩、星系尺度的物质输运和黑洞周围的吸积盘结构。 在工程技术领域的应用方面，本书重点介绍了： 核聚变能研究：详细分析了托卡马克和仿星器中等离子体的磁约束原理。着重讨论了边界层物理、杂质输运以及如何通过外部控制磁场来抑制等离子体中的各种MHD不稳定性，以实现长时间、高能量密度的约束。 电磁流体推进系统（MHD Propulsion）：阐述了利用洛伦兹力直接驱动导电流体（如海水或等离子体）产生推力的原理，包括其在海洋工程和航天推进中的潜在优势与技术挑战。 熔融金属处理与电磁搅拌：讨论了在铸造和冶金过程中，如何利用外部磁场精确控制液态金属的流动，以改善合金的均匀性和材料性能。 结论与展望 本书最后总结了磁性流体力学在解决当今重大科学和技术难题中的核心地位，并对未来可能的研究方向进行了展望，包括高阶效应（如Hall效应、电子惯性）的纳入、复杂几何结构下的数值模拟方法（如更高精度的有限体积法和谱方法）的开发，以及极端条件（如高马赫数、强辐射场）下的理论拓展。 --- 本书特点： 数学严谨性高： 严格推导核心方程，确保理论基础的坚实性。 覆盖面广： 从基础波动到复杂湍流，囊括了天体物理和工程应用的重大案例。 注重物理图像： 强调无量纲分析和物理机制的阐释，避免纯粹的数学堆砌。 本书是从事磁流体相关研究的专业人士和学生的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术价值毋庸置疑，引用文献的广度和深度都体现了作者深厚的学识积累。参考文献列表几乎涵盖了过去几十年间该领域所有重要的奠基性工作，这使得它在学术引用方面具有很强的权威性。然而，作为一本面向特定领域的书籍，它在“新”的方面似乎稍显不足。书中讨论的许多模型和实验结果，虽然是经典的，但对于关注当前研究热点的读者来说，会发现缺少对近五年内新兴技术的讨论，比如新型纳米级颗粒的设计，或者与生物医学交叉领域（如靶向药物输送）的最新进展。我希望看到更多关于计算方法效率提升的讨论，比如如何利用GPU加速来求解大型的铁磁流体模型，但这部分内容在书中几乎没有着墨。因此，这本书更像是对某一历史时期内理论体系的完美总结和固化，对于想要站在时代前沿的读者来说，可能需要搭配最新的期刊文献一起阅读才能获得一个全面的视角。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节编排逻辑，我个人觉得有些反直觉。它将流体力学基础放在非常靠后的位置进行讲解，而一开始就深入探讨了朗之万方程和布朗运动在磁化过程中的影响。这使得读者必须先对统计物理和随机过程有相当程度的理解，才能跟上后续对铁磁流体宏观行为的建模。如果一个读者像我一样，是从更偏向于工程应用的角度接触这个领域，比如想知道如何通过改变外加磁场来控制液体形状，那么这本书初期的理论铺垫可能会让人感到枯燥和晦涩，甚至在真正能回答“如何做”的问题之前，就先被大量的微分方程和张量分析所淹没。我更倾向于先看到一些直观的物理现象和应用案例，再回溯到其背后的数学原理，这样学习起来会更有目标感和动力。这本书的结构更像是纯数学家对物理现象的抽象表达，而非工程师对实际问题的系统性解决指南。

评分☆☆☆☆☆

这本《铁磁流体动力学》的书，我本来是抱着学习前沿物理概念的期望去翻开的，结果发现它更像是一部结构严谨的理论物理教科书，而不是我期待的那种偏应用或综述性的读物。书的开篇就迅速切入了磁流体力学的基本方程组，内容深入到连续介质力学的微观基础，对于非专业背景的读者来说，门槛实在有点高。我花了好大力气才跟上作者对麦克斯韦方程与纳维叶-斯托克斯方程耦合的推导过程。书中对边界条件的处理尤其细致，几乎是手把手地展示了如何将复杂的物理界面转化为数学约束，这对于想进行数值模拟或者深入理论研究的人来说，无疑是宝贵的财富。然而，对于我这种只是想了解铁磁流体在实际工程中如何应用的读者来说，后续的章节虽然严谨，但显得有些过于抽象和理论化了。我期待看到更多关于材料制备、稳定性和实际装置设计方面的讨论，但这些内容在本书中篇幅极少，或者是以高度简化的模型出现，让人感觉意犹未尽。整体来看，它更像是一部奠定理论基础的专著，而不是一本面向广泛工程技术人员的参考手册。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验上来说，这本书的“沉浸感”非常强，一旦你进入作者设定的理论世界，它会带着你一直走下去，但这种沉浸感也伴随着极高的精神消耗。作者的语言风格非常精准和克制，没有过多的比喻或形象化的描述来辅助理解那些高度抽象的概念，每一个句子都力求信息密度最大化。这种写作方式的好处是信息传递效率极高，坏处是如果读者稍有分心或理解出现偏差，就很容易在后续的推导中迷失方向，难以快速定位错误或进行修正。我尝试着在阅读过程中进行标记和注释，但很快发现，由于公式和符号的密度过高，简单的标记已经无法有效帮助我梳理知识结构。这本书更像是需要反复研读、逐字逐句推敲的“案头书”，而非可以快速浏览或休闲阅读的科普读物。它要求读者投入全部的注意力，并做好多次重复阅读准备，才能真正消化其中蕴含的复杂物理图像。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书时，最直观的感受是它的印刷质量和图表绘制水平非常高，这在专业技术书籍中是难得的优点。特别是那些关于流场可视化和磁场分布的插图，线条清晰，配色得当，即便是描述三维空间中的复杂涡旋结构，也能让人有一个大致的几何概念。但遗憾的是，这种精美的视觉呈现与内容本身的易读性之间存在着不小的脱节。作者似乎更热衷于展示理论推导的完整性，而非叙述逻辑的流畅性。很多章节的过渡非常突兀，一个概念从提出到深入探讨，中间缺少必要的“脚手架”式解释，让人感觉像是直接被扔进了一个已经搭好的理论框架中，需要自己去摸索各个部件之间的连接方式。读到一半时，我不得不经常停下来，查阅其他基础物理教材来回顾一些基础概念，这极大地减缓了阅读的节奏。总的来说，这本书的“硬核”程度超出了我的心理预期，它更适合已经具备扎实数学物理功底的研究人员进行深度学习，对于初学者来说，无疑是一座难以逾越的高山。