On the possibility of controlling the induced electromagnetic field caused by the movement of a charged ball in seawater

Современные вычислительные средства с помощью новейших компьютерных технологий дают возможность производить моделирование и расчёт научных и прикладных задач в самых разных сферах деятельности. Новые возможности, позволяют ставить и решать многие комплексные научные и технические задачи морской гео- и гидрофизики, среди которых особенно актуальны в настоящее время следующие: создание аппаратуры для изучения и измерения электрического и магнитного полей в воде; исследование электрических явлений в море для определения их связи с другими физическими процессами; изучение магнитогидродинамических процессов, возникающих из-за движения морской воды в магнитном поле Земли и многие другие. Некоторые прикладные задачи требуют физически верного описания движения заряженного твёрдого тела, как в проводящей среде, так и на границе раздела сред, например, «газ–жидкость». Кроме того, подобного рода движения могут происходить при наличии изменчивости физических (например, геомагнитного) полей, которые необходимо учитывать. Решение подобных задач стало возможным с помощью современных вычислительных комплексов. Однако при этом следует иметь в виду, что сложный характер взаимодействия гидродинамического и электромагнитного полей обуславливает необходимость рассмотрения достаточно упрощенных моделей, описывающих основные закономерности изучаемых явлений. В настоящей работе представлены результаты численного моделирования генерации индуцированного магнитного поля, вызванной колебательным движением твёрдого шара, с помощь вычислительного комплекса ANSYS.CFX. Заряженный шар совершает колебания в приповерхностном слое границы раздела «морская вода – воздух». Модельная постановка задачи позволяет лучше понять механизм генерации магнитного поля, обусловленный движением твёрдого заряженного тела в проводящей среде. Modern computing facilities with the help of the latest computer technologies make it possible to simulate and calculate scientific and applied problems in a variety of fields of activity. New opportunities make it possible to pose and solve many complex scientific and technical problems of marine geo- and hydrophysics, among which the following are especially relevant at present: the creation of equipment for the study and measurement of electric and magnetic fields in water; study of electrical phenomena at sea to determine their relationship with other physical processes; the study of magnetohydrodynamic processes arising from the movement of sea water in the Earth's magnetic field and many others. Some applied problems require a physically correct description of the motion of a charged solid, both in a conducting medium and at the interface between media, for example, “gas – liquid”. In addition, such movements can occur in the presence of variability of physical (for example, geomagnetic) fields, which must be taken into account. The solution of such problems has become possible with the help of modern computing systems. However, it should be borne in mind that the complex nature of the interaction of hydrodynamic and electromagnetic fields necessitates the consideration of rather simplified models that describe the basic laws of the studied phenomena. This paper presents the results of numerical simulation of the generation of an induced magnetic field caused by the oscillatory motion of a solid ball using the ANSYS.CFX computer complex. The charged ball vibrates in the near-surface layer of the "sea water - air" interface. The model formulation of the problem makes it possible to better understand the mechanism of magnetic field generation caused by the motion of a solid charged body in a conducting medium.