Ученые смоделировали движение жидкостей, подобных космической плазме

Ученые из Сколковского института науки и технологий (Москва), Института электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (Екатеринбург) и Физического института имени П. Н. Лебедева Российской академии наук (Москва) в сотрудничестве с коллегами из Парижского университета Сите (Франция) создали компьютерную модель, описывающую распространение волн на поверхности ферромагнитной жидкости. Исследование проводилось согласно целям нацпроекта «Наука и университеты».

В модели рассматривается несжимаемая ферромагнитная жидкость бесконечной глубины с задаваемыми экспериментатором вязкостью, крутизной волны и другими параметрами. Силу воздействующего магнитного поля также можно варьировать.

В исследовании было показано, что распределение энергии на поверхности жидкости в отсутствие магнитного поля хорошо описывается уравнением турбулентности для поверхности обычной жидкости типа воды, а в случае сильного магнитного поля более подходящим является уравнение для жидкости с анизотропной турбулентностью.

Выяснилось, что свойства исследованной турбулентности очень близки к тем, какие проявляют жидкости в недрах звезд и магнитосферах планет-гигантов, таких как Юпитер. Для обоих случаев характерно анизотропное распространение волн, и при действии магнитного поля возникают возмущения поверхности, распространяющиеся перпендикулярно ему.

«Наша разработка будет полезна для исследований в области астрофизики в качестве системы, моделирующей сложные физические процессы, происходящие в космической плазме. Также исследование поможет в создании новых материалов с заданным микрорельефом поверхности и уровнем шероховатости. В дальнейшем мы планируем обобщить полученные результаты и перейти к точному подбору параметров внешнего магнитного поля под различные задачи. Это позволит управлять сложным турбулентным движением жидкостей», — рассказал руководитель проекта Евгений Кочурин.

Согласно целям национального проекта «Наука и университеты», Россия должна войти в пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных областях.

Нацпроекты, инициированные президентом РФ Владимиром Путиным, стартовали в 2019 году.