Том 89, № 7 (2025)

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.