Возмущения геомагнитного поля при турбулентном обтекании шара проводящей жидкостью

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе исследуются возмущения внешнего магнитного поля, производимые турбулентным потоком проводящей несжимаемой жидкости, обтекающей твердый диэлектрический шар. Расчет течения жидкости с учетом эффектов турбулентной вязкости производится в приближении RANS-модели. Для численного моделирования гидродинамического и магнитного возмущений использовалась система мультифизического моделирования COMSOL. Решение задачи получено для произвольной ориентации внешнего магнитного поля. Численно исследованы угловое распределение магнитных возмущений, а также зависимости убывания амплитуд этих возмущений с расстоянием. Определены направления, в которых магнитные возмущения максимальны. Детально исследована область вблизи турбулентного следа. Выведены приближенные асимптотические законы убывания магнитных возмущений в зависимости от расстояния до центра шара. Сравниваются магнитные возмущения, возникающие при ламинарном и турбулентном режимах обтекания шара.

Об авторах

В. В. Сурков

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: surkovvadim@yandex.ru
Москва, Россия

Е. В. Семёнов

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: surkovvadim@yandex.ru
Москва

В. М. Сорокин

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Email: surkovvadim@yandex.ru
Москва, Троицк, Россия

А. К. Ященко

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Email: surkovvadim@yandex.ru
Москва, Троицк, Россия

Список литературы

  1. Дорман Л.И., Михайлов Ю.М. Исследование электромагнитных явлений при обтекании тел в проводящей жидкости в магнитном поле // ЖЭТФ. Т. 43. С. 752−762. 1952.
  2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред / М.: Наука, 620 с. 1982.
  3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика / М.: Наука, 736 с. 1986.
  4. Сорокин В.М., Ященко А.К., Сурков В.В. Генерация геомагнитных возмущений в ионосфере волной цунами // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 59. № 2. С. 236−248. 2019. https://doi.org/10.1134/S0016794019020135
  5. Сретенский Л.Н. Теория волновых движений, 2-ое изд., перераб. и доп., М.: Наука, Глав. Ред. физ.-мат. лит., 816 с., 1977.
  6. Сурков В.В., Сорокин В.М., Ященко А К. Геомагнитные возмущения, вызванные движением шара в проводящей жидкости // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. Т. 60. № 7. С. 617-626. 2017.
  7. Arzhannikov A.V., Kotelnikov I.A. Excitation of ship waves by a submerged object: new solution to the classical problem // Phys. Rev. E. V. 94. 023103. 2016. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.94.023103
  8. Artru J., Ducic V., Kanamori H., Lognonne P., Murakami M. Ionospheric detection of gravity waves induced by tsunamis // Geophys. J. Int. V. 160. P. 840–848. 2005.
  9. Havelock T.H. The wave pattern of a doublet in a stream // Proc. Roy. Soc. Lond. (A). V. 121. P. 515–523. 1928.
  10. Manoj C., Maus S. Observation of magnetic fields generated by tsunamis // EOS. V. 92. № 2. P. 13−14. 2011.
  11. Rodi W. Turbulence models and their application in hydraulics: A state-of-the-art review, 3rd ed., ed. Rodi W., Routledge, 2017.
  12. Sanford T.B. Motionally induced electric and magnetic fields in the sea // J. Geophys. Res. V. 76. P. 3476–3492. 1971.
  13. Sorokin V.M., Yashchenko A.K., Surkov V.V. Geomagnetic field perturbations resulted from tsunami wave impact on the ionosphere // Progress in Electromagnetics Research B. V. 85. P. 49–63. 2019. https://doi.org/10.2528/PIERB19050201
  14. Surkov V., Hayakawa M. // Ultra and Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields, Springer Geophysics Series, XVI, Springer, 486 p. 2014. https://doi.org/10.1007/978-4-431-54367-1
  15. Surkov V.V., Sorokin V.M., Yashchenko A.K. Perturbations of ambient magnetic field resulted from a ball motion in a conductive liquid half-space // Progress in Electromagnetics Research B. V. 80. P. 113–131. 2018.
  16. Toh H., Satake K., Hamano Y., Fujii Y., Goto T. Tsunami signals from the 2006 and 2007 Kuril earthquakes detected at a seafloor geomagnetic observatory // J. Geophys. Res. V. 116. № B2. 2011.
  17. Wang B., Liu H. Space-time behaviour of magnetic anomalies induced by tsunami waves in open ocean // Proc. Roy. Soc. A. V. 469. № 257. 2013.
  18. Weaver J.T. Magnetic variations associated with ocean waves and swells // J. Geophys. Res. V. 70. P. 1921–1929. 1965.
  19. Yaakobi O., Zilman G., Miloh T. Detection of the electromagnetic field induced by the wake of a ship moving in a moderate sea state of finite depth // J. Eng. Math. V. 70. P. 17–27. 2011.
  20. Zhang L., Utada H., Shimizu H., Baba K., Maeda T. Three-dimensional simulation of the electromagnetic fields induced by the 2011 Tohoku tsunami: Simulation of the EM fields of tsunami // J. Geophys. Res. V. 119. № 1. P. 150–168. 2014.
  21. Zhu X.J., Du C.P., Xia M.Y. Modeling of magnetic field induced by ship wake // 2015 IEEE International Conference on Computational Electromagnetics, Hong Kong, China. P. 374−376. 2015. https://doi.org/10.1109/COMPEM.2015.7052667

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).