Modèles et simulations numériques de l'effet dynamo

Models and numerical simulations of dynamo action

• Auteur / Autrice : Christophe Gissinger
• Direction : Emmanuel Dormy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Théorie dynamo

Magnétohydrodynamique

Renversements du champ magnétique

Expérience VKS

Simulations numériques

Systèmes dynamiques

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.