Numerical MHD Simulation of Laboratory Jets in a Toroidal Magnetic Field

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of MHD modeling of the formation and collimation of laboratory jets with a toroidal magnetic field are presented. We showed that in the absence of a magnetic field, a significant expansion of the jet occurs in the computational region. In the presence of a strong toroidal magnetic field, the jet expands insignificantly, which confirms the possibility of a magnetic mechanism of collimation of astrophysical jets. The opening angle of the jet cone depends on the magnitude of the magnetic field induction. The larger Bϕ, the smaller the angle of deflection of the flow. For certain values of Bϕ on the detector, the occurrence of ring structures in the density distribution is possible, the characteristics of which depend on the magnitude of the field. The simulation results are compared with the laboratory jets generated in the experiment at the Neodim laser facility and with the previously obtained results of the MHD simulation of the formation of jets in a poloidal magnetic field.

About the authors

O. D. Toropina

Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: toropina@iki.rssi.ru
117997, Moscow, Russia

G. S. Bisnovatyi-Kogan

Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: toropina@iki.rssi.ru
117997, Moscow, Russia

S. G. Moiseenko

Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: toropina@iki.rssi.ru
117997, Moscow, Russia

References

  1. A. S. Wilson and Y. Yang, Astrophys. J. 568, 133 (2002).
  2. H. L. Marshall, B. P. Miller, D. S. Davis, E. S. Perlman, M. Wise, C. R. Canizares, and D. E. Harris, Astrophys. J. 564, 683 (2002).
  3. H. L. Marshall, D. E. Harris, J. P. Grimes, J. J. Drake, et al., Astrophys. J. 549, L167 (2001).
  4. G. S. Bisnovatyi-Kogan, B. V. Komberg, and A. M. Fridman, Soviet Astron. 13, 369 (1969).
  5. G. S. Bisnovatyi-Kogan, Proc. 6th Int. Workshop of the Astronomical Observatory of Capodimonte (OAC 6), Capri, Italy, 1991 September 18–21, edited by L. Errico and A. A. Vittone (Dordrecht: Kluwer), Astrophys. Space Sci. Library 186, 369 (1993).
  6. W. Fu, E. P. Liang, P. Tzeferacos, and D. Q. Lamb, High Energy Density Physics 17, 42 (2015).
  7. K. N. Mitrofanov, V. I. Krauz, V. V. Myalton, V. P. Vinogradov, A. M. Kharrasov, and Yu. V. Vinogradova, Astron. Rep. 61, 138 (2017).
  8. I. Yu. Kalashnikov, V. I. Krauz, and V. M. Chechetkin, J. Physics: Conference Series 798, id. 012008 (2017).
  9. I. Yu. Kalashnikov, A. V. Dodin, I. V. Il’ichev, V. I. Krauz, and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 65, 477 (2021).
  10. В. С. Бескин, Я. Н. Истомин, А. М. Киселев, В. И. Крауз и др., Изв. ВУЗов. Радиофизика 59, 1004 (2016).
  11. B. Albertazzi, A. Ciardi, M. Nakatsutsumi, T. Vinci, et al. Science, 346, 325 (2014).
  12. C. D. Gregory, B. Loupias, J. Waugh, P. Barroso, et al., Plasma Phys. Control. Fusion 50 (12), id. 124039 (2008).
  13. C. D. Gregory, B. Loupias, J. Waugh, S. Dono, et al., Phys. Plasmas 17, id. 052708 (2010).
  14. C. D. Gregory, A. Diziere, H. Aoki, H. Tanji, et al., High Energy Density Physics 11, 12 (2014).
  15. V. S. Belyaev, G. S. Bisnovatyi-Kogan, A. I. Gromov, B. V. Zagreev, A. V. Lobanov, A. P. Matafonov, S.G. Moiseenko, and O. D. Toropina, Astron. Rep. 62, 162 (2018).
  16. V. S. Belyaev, V. I. Vinogradov, A. P. Matafonov, A. M. Chekmarev, and A. G. Karabadzhak, Laser Phys. 16 (3), 477 (2006).
  17. V. I. Mazhukin, A. V. Shapranov, M. M. Demin, A. A. Samokhin, and A. E. Zubko, Math. Montisnigri 37, 24 (2016).
  18. V. I. Mazhukin, A. V. Shapranov, M. M. Demin, A. A. Sa-mokhin, and A. E. Zubko, Math. Montisnigri 38, 3 (2017).
  19. V. I. Mazhukin, M. M. Demin, and A. V. Shapranov, A-ppl. Surface Sci. 302, 6 (2014).
  20. Л. Д. Ландау, Е. М. Лившиц, Электродинамика сплошных сред (М.: Наука, 1982).
  21. D. D. Ryutov, R. P. Drake, and B. A. Remington, Astrophys. J. Suppl. 127, 465 (2000).
  22. S. Bouquet, E. Falize, C. Michaut, C. D. Gregory, B. Loupias, T. Vinci, and M. Koenig, High Energy Density Physics 6, 368, 2010.
  23. V. T. Zhukov, A. V. Zabrodin, and O. B. Feodoritova, Comp. Math. and Math. Physics 33, 1099 (1993).
  24. Э. Оран, Дж. Борис, Численное моделирование реагирующих потоков (М.: Мир, 1990).
  25. J. P. Boris and D. L. Book, J. Comput. Phys. 11, 38 (1973).
  26. V. V. Savelyev and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 39, 123 (1995).
  27. V. V. Savelyev, Yu. M. Toropin, and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 40, 494 (1996).
  28. O. D. Toropina, M. M. Romanova, Yu. M. Toropin, and R. V. E. Lovelace, Astrophys. J. 561, 964 (2001).
  29. O. D. Toropina, M. M. Romanova, and R. V. E. Lovelace, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 420, 810 (2012).

Supplementary files


Copyright (c) 2023 О.Д. Торопина, Г.С. Бисноватый-Коган, С.Г. Моисеенко

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».