Magnetohidrodinamica

INTRODUCCIÓN A LA MAGNETOHIDRODINÁMICA
(6 CRÉDITOS)

Objetivo. Presentar una introducción a la disciplina denominada magnetohidrodinámica (MHD) aplicando su formalismo teórico a problemas de fenómenos de t en flujos de fluidos eléctricamente conductores en campos magnéticos. En p aplicar técnicas analíticas y numéricas para el estudio de flujos que se preser procesamiento de materiales y lageneración de energía eléctrica.

Temario.

1.Ecuaciones del Campo Electromagnético.

1.1 El Principio de Conservación de la Carga Eléctrica.
1.2 Ecuaciones de Maxwell.
1.3 Ley de Ohm y Ecuaciones Constitutivas.
1.4 Densidad de Fuerza Electromagnética.

2.Ecuaciones Fundamentales de la Magnetohidrodinámica.
2.1 Ecuación de Balance de Masa.
2.2 Ecuación deBalance de momento.
2.3 Ecuación de Balance de Energía.
2.4 Aproximación Magnetohidrodinámica.
2.5 Ecuación de Transporte de Campo Magnético.
2.6 Condiciones de Frontera.
2.7 Principales Criterios de Similaridad.

3.Fenómenos de Transporte en Flujos de Metales Líquidos en Campos Magnéticos.
3.1 Propiedades de Transporte de los Metales Líquidos.
3.2 Creación, Supresióny Propagación de Vorticidad en un Campo Magnético.
3.3 Efecto Joule y Transferencia de Calor en Metales Líquidos.
3.4 Convección y Difusión del Campo Magnético.
3.5 Ondas de Alfvén.

4.Soluciones Clásicas de Flujos MHD.
4.1 Flujo de Hartmann
4.2 Flujo de Couette MHD
4.3 Flujos en Ductos.

5. Flujos Oscilatorios MHD en Capa Límite.
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5.1 Aproximación deCapa Límite.
5.2 Métodos Perturbativos.
5.3 El Problema de Stokes en MHD.
5.4 Flujo Oscilante Cercano a una Placa Infinita bajo un Campo magnético
Transversal.
5.5 El Fenómeno de Corrientes Estacionarias (Steady Streaming).

Descripción.

El propósito fundamental de este curso es introducir al estudiante en el formalismo teórico de la magnetohidrodinámica (MHD),haciendo énfasis en los problemas característicos que se presentan en el estudio de flujos de fluidos eléctricamente conductores, en particular metales líquidos, en campos magnéticos. Aunque en sus inicios la MHD se enfocó básicamente al estudio de problemas astrofísicos como la descripción de los plasmas interestelares y la explicación del origen y mantenimiento del campo magnético de diversosplanetas y el Sol, poco a poco se fueron desarrollando aplicaciones indus­triales de la MHD, muchas de las cuales involucran a metales líquidos como fluidos de trabajo. El bombeo y monitoreo de fluidos, la generación eléctrica MHD, la propulsión marítima y los sistemas de enfriamiento de plantas nucleares son algunos ejemplos de estas aplicaciones. Pero quizás las aplicaciones más exitosas de la MI-ID yque tienen una gran relevancia en nuestros días se han dado en el campo de la metalurgia y en el procesamiento de materiales. Es precisamente la habilidad del campo magnético para alterar los Procesos de transporte en un fluido conductor, ya sea inhibiendo, propi­ciando 0 modificando ciertos movimientos en el liquido, 0 bien introduciendo energía en el sistema, 10 que ha permitido el desarrollode diversas aplicaciones metalúrgicas y el procesamiento de nuevos materiales. Algunos ejemplos son los procesos de fundición continua y el moldeo electromagnético. Otro campo que también se ha beneficiado de las técnicas MHD es el crecimiento de cristales semiconductores. La producción de energía eléctrica utilizando generadores MHD es otra de las aplicaciones que se han desarrollado des de hacemuchos anos.
El curso inicia introduciendo los conceptos y las ecuaciones fundamentales de la MHD, entendida como una generalización de la mecánica de fluidos ordinaria, es decir, como la mecánica de los fluidos eléctricamente conductores en presencia de campos magnéticos. En este sentido, se plantea el estudio de la MHD como una teoría del continuo aplicable, en particular, al estudio de...