Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 89, № 7 (2025)
Магнитогидродинамика
МЕТОД НЕКОГЕРЕНТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ В ТЕОРИИ КИНЕМАТИЧЕСКОГО ДИНАМО
Аннотация
Обсуждается метод некогерентного разложения, позволяющий описывать промежуточные асимптотики роста возмущений в теории кинематического динамо и теории транспорта пассивного скаляра. Этот подход позволяет по-новому взглянуть на природу динамо при больших числах Прандтля.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1008-1013
1008-1013
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СПЕКТРЫ ОПТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ В МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЯХ С РАЗЛИЧНОЙ АГРЕГАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ
Аннотация
Экспериментально исследованы спектры двойного лучепреломления, дихроизма и спектры пропускания магнитных жидкостей с различной агрегативной устойчивостью при воздействии постоянного магнитного поля. Обнаружено изменение комплексного показателя преломления агрегатов наночастиц магнетита в процессе их роста. Предложена интерпретация спектральных особенностей оптической анизотропии и светопропускания в агрегативно неустойчивых магнитных жидкостях.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1014-1020
1014-1020
НЕКОНСЕРВАТИВНЫЕ КАСКАДЫ В МГД-ТУРБУЛЕНТНОСТИ
Аннотация
Согласно гипотезе А. Н. Колмогорова, в турбулентных потоках при больших числах Рейнольдса существует протяженный диапазон масштабов, называемый инерционным интервалом, в котором ни внешние, ни вязкие силы не играют заметной роли, и все статистические свойства определяются скоростью диссипации кинетической энергии. В природе распространены турбулентные течения, в которых влияние внешних сил на масштабах, соответствующих инерционному интервалу, имеет принципиальное значение. В этом случае, привычные интегралы движения, такие как энергия пульсаций скорости, гидродинамическая спиральность и т.д. перестают быть таковыми. Интегралами движения становятся квадратичные величины, включающие в себя зависимость от масштаба. При этом с точки зрения привычных интегралов движения каскадные процессы становятся неконсервативными. В данной работе эта идея развивается на примере каскадных моделей МГД-турбулентности. Подход позволяет описать некоторые специальные режимы каскадных процессов в МГД-турбулентности.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1021-1027
1021-1027
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ВЕРИФИКАЦИЯ ТЕЧЕНИЯ КУЭТТА–ПУАЗЕЙЛЯ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ, ЗАПОЛНЯЮЩЕЙ КОАКСИАЛЬНЫЙ ЗАЗОР МЕЖДУ ВНУТРЕННЕЙ МАГНИТНОЙ И ВНЕШНЕЙ НЕМАГНИТНОЙ СТЕНКАМИ
Аннотация
Экспериментально исследовано вязкое трение коаксиального слоя магнитной жидкости между внутренней стенкой немагнитной трубки и цилиндрической сборкой постоянных магнитов, при поступательном движении последней. Проведено сравнение результатов измерения коэффициента трения с расчетами в рамках аналитических моделей. Показано, что модель, запрещающая вытекание магнитной жидкости из зазора, дает наилучшую оценку коэффициента трения. В нескольких сериях экспериментов на лабораторных макетах, отличающихся геометрическими размерами и аспектным отношением магнитных тел, накоплены экспериментальные данные, подтверждающие тип гидродинамического течения Куэтта–Пуазейля в исследуемой системе.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1028-1036
1028-1036
КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ВОЛН
Аннотация
Проведен анализ корреляций взаимодействия нелинейных волн на поверхности магнитной жидкости в режиме развитой волновой магнитогидродинамической турбулентности. Показано, что горизонтальное магнитное поле приводит к сжатию кривой резонансного взаимодействия. С физической точки зрения этот процесс соответствует анизотропной перекачке магнитной энергии в энергию капиллярных волн, бегущих перпендикулярно внешнему полю.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1037-1042
1037-1042
ФОРМИРОВАНИЕ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ТОРОИДАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ СОЛНЦА. РАСШИРЕННЫЙ ЦИКЛ АКТИВНОСТИ
Аннотация
Рассмотрены наблюдательные аспекты формирования приповерхностных тороидальных магнитных полей на Солнце. На основе анализа наблюдений магнитных полей в период 2010–2024 гг. получены диаграммы распределения горизонтальных магнитных полей и магнитных биполей эфемерных областей в солнечном цикле. Полученные диаграммы близки к концепции расширенного цикла солнечной активности. Проведено моделирование формирования поверхностных азимутальных магнитных полей, основанное на эволюции U-образных магнитных биполей активных областей. Учет в моделировании приэкваториальных биполей с магнитным полем, распространяющимся через солнечный экватор, позволил достичь хорошего соответствия длительности полярности азимутального поля на низких широтах.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1043-1049
1043-1049
ОСОБЕННОСТИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМАЦИИ МИКРОКАПЕЛЬ МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ЭМУЛЬСИИ В ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ
Аннотация
Изучены особенности деформации капель микрозмульсии с малым межфазным натяжением на границе «капля–среда» при воздействии магнитных полей в широком температурном интервале. Установлен характер температурных зависимостей параметра деформации микрокапель от напряженности, как постоянного, так и переменного магнитных полей. Выявлены отличия характеров деформации микрокапель, полученных из магнитных жидкостей с разным структурным состоянием.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1050-1058
1050-1058
ДИНАМИКА ЦЕПОЧКИ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ В ОДНОМЕРНОМ ПЕРИОДИЧЕСКОМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ЛАНДШАФТЕ
Аннотация
Изучена динамика одномерной цепочки парамагнитных коллоидных частиц в периодическом потенциале. Учтено наличие постоянной внешней силы, а также магнитных дипольных и жестких отталкивающих межчастичных взаимодействий. В ходе численного моделирования выявлен бегущий кинк — дефект цепочки, распространяющийся вдоль нее. Показано, что возникновение кинка носит пороговый характер, определены области существования таких режимов как неподвижный, бегущий и кластерный кинк, а также дрейф цепочки.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1059-1065
1059-1065
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФОТОИНДУЦИРОВАННУЮ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНУЮ ДЕФОРМАЦИЮ ПОВЕРХНОСТИ СЛОЯ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ
Аннотация
Исследованы особенности фототермокапиллярного эффекта в магнитных коллоидах. Изучено влияние магнитного поля на проявление эффекта в таких средах, установлены особенности изменения размера и формы термокапиллярного отклика в зависимости от размерных параметров коветы с образцом. Сделан вывод о возможности управления эффектом с помощью магнитного поля.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1066-1071
1066-1071
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТОВЯЗКОГО ЭФФЕКТА
Аннотация
Исследована вязкость магнитных жидкостей с помощью капиллярного вискозиметра собственной разработки и метода осциллирующего объема магнитной жидкости в магнитном поле. Изучены образцы на различных жидкостях-носителях: керосине и полиэтилеилоксане, с объемной концентрацией твердой фазы φ от 19 до 2.5%. Разработанная установка на основе капиллярного вискозиметра позволяет проводить измерения вязкости в диапазоне напряженности магнитного поля от 20 до 350 кА/м. Измерения на основе колебаний системы происходят в диапазоне от 150 до 900 кА/м. Экспериментально установлено, что результаты, полученные с помощью данных методов согласуются между собой, что позволяет сделать вывод о том, что оба метода обеспечивают идентичную оценку вязкости магнитной жидкости в магнитном поле.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1072-1077
1072-1077
МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ, ГЕНЕРИРУЕМЫЕ В АККРЕЦИОННЫХ ДИСКАХ С ПОМОЩЬЮ МЕХАНИЗМА ДИНАМО
Аннотация
Магнитные поля играют важную роль в структуре и эволюции аккреционных дисков. Существуют серьезные аргументы в пользу того, что они связаны с действием механизма динамо. Обсуждается структура магнитного поля, которую можно получить с использованием различных приближений. Отдельное внимание уделяется возможности возникновения существенно неосесимметричных решений.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1078-1083
1078-1083
ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ДВИЖЕНИЯ МАГНИТОАКТИВНОГО ОБЪЕКТА В ВЯЗКОЙ СРЕДЕ
Аннотация
Изучено движение магнитоактивного объекта в канале с вязкой жидкостью под действием магнитного поля постоянного магнита. Представлена математическая модель, а также результаты натурных и вычислительных экспериментов для различных параметров процесса магнитоуправляемого движения объекта.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1084-1090
1084-1090
РОЛЬ МАГНИТОРОТАЦИОННОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ПОЯВЛЕНИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПЕРИФЕРИИ ГАЛАКТИЧЕСКОГО ДИСКА
Аннотация
Возникновение магнитных полей галактик принято объяснять действием механизма динамо. Тем не менее, на расстояниях порядка 15–20 кпк действие динамо существенно ослаблено. Магнитное поле в данных областях может объясняться с помощью других механизмов, например, магниторотационной неустойчивости. Найдены решения, отвечающие как механизмам динамо, так и магниторотационной неустойчивости.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1091-1096
1091-1096
ВИХРЕВОЕ ТЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, ВЫЗВАННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА И МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКЕ
Аннотация
При взаимодействии внешнего магнитного поля с электрическим током в проводящей среде могут возникать вихревые течения. Рассмотрено вращающееся течение во внешнем магнитном поле в цилиндрическом объеме, когда одним из электродов является дно сосуда, а второй электрод имеет малые размеры и погружен в проводящую жидкость сверху. Получены как теоретические, так и экспериментальные результаты: зависимость скорости от радиуса верхнего электрода, аналитическое решение для потенциала и скорости, а также его старшая мода.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1097-1102
1097-1102
ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ СТЕНКИ ТРУБЫ НА ПОТОК ИМИТАТОРА РАСПЛАВА СОЛИ ПРИ ПОДЪЕМНОМ ТЕЧЕНИИ В ПОПЕРЕЧНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Аннотация
Обсуждаются результаты численного исследования течения электропроводной жидкости под воздействием поперечного магнитного поля с учетом различной электропроводности стенки круглой трубы 40×2 мм2. В качестве исследуемой жидкости рассматривается имитатор расплава соли (20% водный раствор гидроксида калия), концентрация которого позволяет достичь максимальной величины числа Гартмана.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1103-1108
1103-1108
НЕСТАЦИОНАРНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ, ПОМЕЩЕННОМ В ПЕРЕМЕННОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Аннотация
Выполнено экспериментальное и численное исследование пульсаций течения жидкого металла под действием электромагнитных сил в замкнутом объеме. В рассмотренном диапазоне безразмерных параметров течение является нестационарным. Наиболее интенсивные пульсации скорости наблюдаются в области соленоида. При увеличении числа Гартмана, амплитуда и диапазон пульсаций увеличиваются.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1109–1114
1109–1114
ЛАБОРАТОРНОЕ И ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ УДАРНЫХ ВОЛН ДЖЕТОВ МОЛОДЫХ ЗВЕЗД
Аннотация
Использование Z-пинчевых установок дает возможность реализовать хорошо управляемые и диагностируемые лабораторные эксперименты по исследованию лабораторных джетов, имеющих скейлинговые параметры, близкие к параметрам джетов молодых звезд. Обнаружено, что после первого сверхзвукового выброса образуется область с низкой концентрацией, что позволяет последующим выбросам распространяться коллимированными. Получено точное решение обобщенного уравнения Грэда–Шафранова для осесимметричных потоков плазмы и численно смоделировано взаимодействие плазменного выброса с газом, что хорошо согласуется с экспериментальными данными.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1115-1122
1115-1122
ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЗДАННОГО БЕГУЩИМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ПОЛОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ И КАНАЛЕ С КОАКСИАЛЬНОЙ ВСТАВКОЙ
Аннотация
Выполнено сравнение скоростей жидкого металла и процессов формирования возвратного потока в различных режимах течения в полом цилиндрическом канале и цилиндрическом канале со вставкой. Получены профили скорости и зависимости расхода от давления. Показано, что при одинаковой интенсивности электромагнитной силы в канале со вставкой скорость и расход металла за счет уменьшения вклада возвратного течения выше, чем в полом.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1123-1129
1123-1129
ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ СРЕДЫ
Аннотация
Разработан индукционный датчик контроля границы и электропроводности среды. Развита уточненная математическая модель устройства. Экспериментально и численно получены зависимости сигнала датчика от расстояния до электропроводящего цилиндра и от положения его верхной границы. Исследовано поведение отклика системы на средах с различной электропроводностью: медь, дюралюминий, нержавеющая сталь и свинцово-оловянные цилиндры с различной массовой долей медного порошка.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1130-1137
1130-1137
ПРОСТЕЙШИЕ РЕШЕНИЯ МГД-УРАВНЕНИЙ ДЛЯ ПОЛНОЙ МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В КОНВЕКТИВНОЙ ЗОНЕ СОЛНЦА И ЗЕМЛИ
Аннотация
На основании оценок характерных величин слагаемых в уравнениях гидромагнитного динамо показано, что значимой является стабилизирующая нелинейность, обратно пропорциональная величине электрического тока. С использованием полученного для нее среднего значения построена простейшая гидромагнитная модель для магнитной энергии, состоящая из одного неоднородного линейного обыкновенного дифференциального уравнения.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1138-1142
1138-1142
СОПОСТАВЛЕНИЕ ОДНОШАГОВОГО И МНОГОШАГОВОГО ПОДХОДА К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ИНДЕКСА СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ
Аннотация
На примере задачи прогноза ежемесячных значений индекса солнечной активности проводится сравнение трех различных подходов к получению прогноза для временного ряда: итерации одношаговой модели; независимый одношаговый прогноз на каждый последующий месяц; и единый многопаговый прогноз на весь период. В качестве модели в каждом подходе используется модель машинного обучения на основе нейронной сети и вспомогательный теоретический ряд, полученный на основе физической модели солнечного динамо.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1143-1148
1143-1148
ЭФФЕКТ СИНХРОНИЗАЦИИ В НЕЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ СОЛНЕЧНОГО ДИНАМО
Аннотация
Изучены свойства основного цикла солнечной активности. С использованием данных наблюдений можно выявить значительную синхронизацию динамо процесса со строго периодическим процессом. Результаты численного моделирования показывают, что синхронизация динамоволны с периодической частью альфа-эффекта может возникать в существенно нелинейной модели динамо.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1149-1153
1149-1153
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАЗНОНАПРАВЛЕННЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ МГД-ТЕЧЕНИЙ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ
Аннотация
Численно исследована устойчивость слоя смешения в цилиндрической ячейке между двумя вихревыми течениями, вращающимися в противоположных направлениях и созданными электромагнитными силами. Переходной процесс, развития неустойчивости изучен для различных значений силового параметра. Возникающая неустойчивость Кельвина—Гельмгольца становится источником развития малых возмущений и приводит к турбулентному перемешиванию жидкости. Наибольший вклад в энергию возмущений вносят вторая и третья азимутальные моды.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1154-1160
1154-1160
ЭФФЕКТ ДЕФОРМАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ В ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ In-Ga-Sn С ПОЛУСФЕРИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
Аннотация
Рассмотрена система с эвтектическим сплавом In-Ga-Sn между полусферическими электродами. Исследования деформация поверхности жидкого проводника под действием электромагнитной силы. Представлены экспериментальные и расчетные значения тока, при котором происходит отрыв жидкости и возникновение разряда в зависимости от диаметра малого электрода.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1161-1166
1161-1166
ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ТЕПЛООБМЕННОЙ СИСТЕМЕ «ТРУБА В КАНАЛЕ» ПРИМЕНИТЕЛЬНО К МОДУЛЮ БЛАНКЕТА ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
Аннотация
Выполнен комплекс расчетных и экспериментальных исследований течений жидкого металла в комбинированной системе «труба в канале» с двойным охлаждением в поперечном магнитном поле. Результаты численного моделирования сопоставляются с экспериментом. Конфигурация течения и его структура существенно меняется в поперечном магнитном поле, а также зависит от режима работы петли естественной циркуляции.
Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2025;89(7):1167-1174
1167-1174