Geomagnetic Field Perturbations Caused by the Turbulent Flow of a Conducting Fluid Around the Ball

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The disturbances of the external magnetic field produced by a turbulent flow of a conducting incompressible liquid around a solid dielectric sphere are investigated. The fluid flow is calculated in the approximation of the RANS model, which takes into account the effects of turbulent viscosity. The COMSOL multiphysical simulation platform is used for numerical modelling of hydrodynamic and magnetic perturbations. The solution of the problem is obtained for an arbitrary orientation of the external magnetic field. The angular distribution and the decrease in amplitude of the magnetic disturbances with distance are studied numerically. The directions of maximum magnetic disturbances are determined. The area near the turbulent wake is investigated in detail. Approximate asymptotic laws of decrease of magnetic disturbances as a function of distance to the center of the ball are derived. The magnetic disturbances caused by laminar and turbulent regimes of the fluid flow around a sphere are compared.

About the authors

V. V. Surkov

Schmidt Institute of Physics of the Earth of the RAS

Author for correspondence.
Email: surkovvadim@yandex.ru
Moscow, Russia

E. V. Semyonov

Shirshov Institute of Oceanology of the RAS

Email: surkovvadim@yandex.ru
Moscow

V. M. Sorokin

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the RAS

Email: surkovvadim@yandex.ru
Moscow, Troitsk

A. K. Yashchenko

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the RAS

Email: surkovvadim@yandex.ru
Moscow, Troitsk

References

  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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».