Magnetohydrodynamics - Interactive curriculae of TU Ilmenau

Thermodynamik, Elektrotechnik, Strömungsmechanik 1, Mathematik 1-3

Engineering Thermodynamics, Fundamentals of Electrical Engineering, Fluid Mechanics 1, Mathematics 1-3

Die Studierenden kennen das qualitative Verhalten und in die mathematische Beschreibung von Strömungen elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten unter dem Einfluss von magnetischen Feldern. Sie können sowohl praktische technische Anwendungen in der Metallurgie und Energietechnik als auch grundlegende Phänomene wie die Selbsterregung von Magnetfeldern in Strömungen zur Erklärung der Entstehung des Erdmagnetfelds erklären. Sie konnten Vorkenntnisse aus der Vorlesungen Strömungsmechanik 1 vertiefen und die Grundlagen des Elektromagnetismus wiederholen. Nach den Übungen können die Studierenden die Problemstellung der gestellten Übungsaufgaben kategorisieren, verschiedene mögliche Lösungswege diskutieren und die in der Vorlesung vermittelten Kenntnisse und Methoden anwenden, um diese Aufgaben zu lösen. Sie können quantitative Abschätzungen verschiedener Effekte auf der Grundlage der Maxwellschen Gesetze vornehmen und analytische Lösungen für Strömungs-und Magnetfelder in einfachen Geometrien finden. Dabei wurden die Vorlesungsinhalte gefestigt und vertieft. Am Ende der Vorlesung haben die Studierenden ein qualitatives Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen Magnetfeldern und elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten und sind in der Lage, einfache magnetohydrodynamische Strömungen analytisch zu berechnen.

The students know the qualitative behavior and the mathematical description of fluid flows of electrically conducting liquids in the presence of magnetic fields. They can explain practical technological applications of magnetohydrodynamics in metallurgy and energy conversion as well as fundamental phenomena such as the self-excitation of magnetic fields in a fluid flow that give rise, e.g., to the geomagnetic field. They have acquired a more profound understanding of basic fluid mechanics and basic electromagnetism. Owing to the exercises, the students can categorize the problems, discuss different solution approaches and apply the knowledge and methods for solving them. They can make quantitative estimates of various effects using Maxwell’s laws of electromagnetism and obtain analytical solutions for the flow fields and magnetic fields in simple geometries.  By that, the material presented in the lectures is consolidated and extended. In the end, the students have a qualitative understanding of the interactions between magnetic fields and electrically conducting liquids and can compute simple magnetohydrodynamic flows analytically.

Grundgleichungen für Strömungen und elektromagnetische Felder und deren Kopplung, Strömungswirkung auf Magnetfelder, Magnetohydrostatik, Pinch-Effekt, magnetische Wechselfelder, Skin-Effekt, magnetohydrodynamische Kanalströmungen, magnetohydrodynamische Wellen, Dynamotheorie

Basic equations of fluid flow and electromagnetic fields and the coupling between them, influence of a fluid flow on a magnetic field, magnetohydrostatics, pinch effect, AC magnetic fields, skin effect, magnetohydrodynamic flows in channels, magnetohydrodynamic waves, dynamo theory

Tafel, Powerpoint

Blackboard, Powerpoint

P. Davidson, An Introduction to Magnetohydrodynamics, 2nd edition, Cambridge University Press
A. Shercliff, A textbook of Magnetohydrodynamics, Pergamon Press