Lundi 9 novembre, 14h30
Résumé :
Cette thèse traite de la magnétohydrodynamique, et plus
particulièrement de l’effet dynamo, c’est-à-dire la génération d’un
champ magnétique auto-entretenu par les mouvements turbulents d’un
fluide conducteur de l’électricité. Dans ce travail, trois approches
complémentaires sont utilisées. Nous avons, tout d’abord, étudié
l’expérience VKS (Von Karman Sodium). Cette dynamo expérimentale a mis
en évidence pour la première fois la génération d’un champ magnétique
à partir d’un écoulement turbulent et non-contraint. Selon les
paramètres de forçage de l’écoulement, différents régimes dynamiques
sont engendrés, comme des oscillations périodiques ou des
renversements chaotiques du champ magnétique, similaires à ceux
observés pour le champ magnétique terrestre. Les résultats
expérimentaux sont étudiés et comparés avec des simulations numériques
directes. En utilisant différentes géométries, nous avons montré que
la plupart des caractéristiques de l’expérience, comme la structure ou
les comportements temporels du champ magnétique, peuvent être
reproduites. Cela met ainsi en avant les mécanismes essentiels à la
génération et à la dynamique du champ magnétique. Enfin, les
différents résultats numériques obtenus sont compris à travers des
modèles théoriques de basse dimensionalité, principalement obtenus à
partir d’arguments de symétries. Il est ainsi possible de décrire
simplement la dynamique complexe des dynamos turbulentes étudiées.
Abstract :
This thesis focuses on magnetohydrodynamics and in particular on
dynamo action, i.e. on the self generation of a magnetic field by the
turbulent motion of an electrically conducting fluid. In this work,
three complementary approaches are used. We have first studied the VKS
experiment (Von Karman Sodium). This laboratory dynamo is the first
experimental observation of dynamo action in an unconstrained
turbulent flow. Depending on the forcing configuration, this
experiment reproduces the self-generation of a magnetic field, but
also shows some dynamical behaviors similar to those of the
geomagnetic field, such as chaotic reversals of the magnetic polarity.
Many characteristics of this experimental dynamo are not yet fully
explained, and it can be very useful to use the numerical approach to
better understand the experimental results. In this perspective, I use
numerical simulations in different geometries. We have shown that most
of the experimental characteristics can be reproduced using direct
numerical simulations, such as the structure and the dynamical
behavior of the magnetic field. Finally, these numerical results are
understood in the framework of low dimensional dynamical systems,
derived from symmetry arguments. These models provide a simple way to
describe the complex dynamics of the turbulent dynamos investigated
here.
RECRUTEMENT ACCES DIRECT
Le département de physique
Le Laboratoire de Physique de l’ENS 