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Nom de l'encadrant
Caroline Nore
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Titre
Comment produire du champ magnétique dans les fluides, les étoiles et les planètes ?
Descriptif
L’effet dynamo, soit la génération de champ magnétique par un écoulement de fluide conducteur de l’électricité, est le mécanisme privilégié pour expliquer l’existence des champs magnétiques au sein des étoiles et des planètes [1]. Cependant, le mécanisme global de génération des champs magnétiques dans l'Univers pose encore question. Pour progresser, plusieurs expériences sur la dynamo des métaux liquides ont été réalisées, permettant l'observation et l'étude de plusieurs régimes d'intérêt astrophysique ou géophysique. Parmi ces expériences, l'expérience de von Kármán sodium (VKS) a reproduit plusieurs régimes de dynamo observés dans l'Univers, dont un régime dynamique impliquant des renversements comme ceux subis par le champ magnétique terrestre. Ce dispositif se compose d'un cylindre fermé à ses deux extrémités par deux turbines (voir figure du haut). Ces turbines tournent dans des sens opposés et produisent un écoulement turbulent de sodium liquide atteignant des nombres de Reynolds Re ~106-107. Ici aussi, une idée claire du mécanisme de la dynamo fait encore défaut et les mesures locales de la vitesse et des champs magnétiques sont difficiles à réaliser. Il est donc naturel de se tourner vers les simulations numériques pour avoir un nouvel éclairage sur le sujet.
L'objectif de ce stage/doctorat est d'étudier numériquement l’écoulement de von Kármán produit dans un métal liquide avec un code 3D intégrant les équations magnétohydrodynamiques (équations de Navier-Stokes couplées à celles de Maxwell). Nous avons déjà reproduit la dynamo observée qui est caractérisée par un dipôle axial essentiellement axisymétrique avec une composante azimutale concentrée près des turbines [2] (voir figure du bas). L'objectif du stage est d'étudier en détail les transferts locaux d'énergie entre les énergies cinétique et magnétique pour mieux comprendre les mécanismes locaux de la dynamo.
Domaine
mécanique des fluides: instabilités et turbulence
Mots clés
  • simulations numériques
  • Turbulence
  • Calcul parallèle
Niveau
M2
Groupe(s)
ETCM
Date de début
Durée
au plus 5 mois

LIMSI
Campus universitaire bât 507
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F - 91405 Orsay cedex
Tél +33 (0) 1 69 15 80 15
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