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OSUG - Terre Univers Environnement

Quête expérimentale d’une diffusivité magnétique turbulente négative

par Henri-Claude NATAF - 20 décembre 2018 ( dernière mise à jour : 21 décembre 2018 )

contact : H-C. Nataf (Henri-Claude.Nataf@univ-grenoble-alpes.fr)


 

Dans la plupart des écoulements fluides, la turbulence augmente la diffusion (de la chaleur ou d’hétérogénéités chimiques). On observe le même effet pour les écoulements magnétohydrodynamiques, où la turbulence augmente la diffusivité magnétique, repoussant le seuil d’apparition de l’effet dynamo vers de plus grands forçages.

De ce fait, la découverte que la turbulence semblait faire décroître la diffusivité magnétique dans notre expérience en sodium liquide DTS a été une surprise (Cabanes et al, 2014 ; 2015 ; figure ci-dessous). Nous avons obtenu ce résultat grâce à une analyse minutieuse de l’induction magnétique dans notre expérience de Couette sphérique en présence d’un champ magnétique, une expérience unique en son genre. Nous souhaitons confirmer et mieux comprendre cette observation surprenante.

Nous avons complètement renouvelé l’instrumentation de l’expérience dans ce but, et nous avons acquis un volume important de nouvelles données. Nous proposons d’extraire de ces données des contraintes sur la diffusivité magnétique turbulente dans DTS pour une gamme des vitesses de rotation.

Le.la candidat.e exploitera les données acquises et développera les outils numériques de calcul de l’induction magnétique, à partir du code XSHELLS (Schaeffer, 2013). Notre équipe a développé des stratégies d’assimilation de données pour exploiter les observations de la variation séculaire du champ magnétique terrestre (Gillet et al, 2010). Le.la candidat.e adaptera ces stratégies et d’autres stratégies d’intelligence artificielle afin de les appliquer au jeu de données expérimentales.

Références :

  • Cabanes S., N. Schaeffer and H-C. Nataf, Turbulence reduces magnetic diffusivity in a liquid sodium experiment, Phys. Rev. Lett., 113, 184501, 2014 ; Erratum, Phys. Rev. Lett., 115, 189901, 2015.
  • Schaeffer N., Efficient spherical harmonic transforms aimed at pseudospectral numerical simulations, Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2013.
  • Figueroa A., N. Schaeffer, H.-C. Nataf and D. Schmitt, Modes and instabilities in magnetized spherical Couette flow, J. Fluid Mech., 716, 445-469, 2013.
  • Gillet N., D. Jaut, E. Canet and A. Fournier, Fast torsional waves and strong magnetic field within the Earth’s core, Nature, 465, 74-77, 2010.

retrouvez sur Campus France : https://doctorat.campusfrance.org/CF201813877







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