Titre/Title :
Comportements chaotiques des dynamos turbulentes : expérience VKS,
renversements du champ magnétique et modèlisation
Contact :
Mickael Bourgoin
Résumé/Abstract :
L’effet dynamo est une instabilité qui permet d’obtenir de l’énergie électromagnétique à partir de travail mécanique. C’est sur ce principe que repose la production d’une grande partie du courant électrique que nous consommons. En 1919, Larmor propose que le champ magnétique du soleil soit engendré par un mécanisme similaire, à partir du mouvement d’un fluide conducteur. Les premières dynamos induites par des écoulements de géométrie contrainte sont observées en 2000. Plusieurs équipes tentent depuis d’obtenir une dynamo à partir d’un écoulement turbulent non contraint.
Après avoir rappelé brièvement le principe de l’expérience initialement proposée à cet effet, je vais décrire les résultats récents obtenus par notre groupe dans les expériences VKS (CEA/SPEC/DSM, ENS-Lyon, ENS-Paris). Celles-ci ont été réalisées sur des écoulements de sodium liquide au CEA-Cadarache DEN/DTN.
L’effet dynamo y a été observé dans un écoulement tourbillonnaire turbulent de von Karman. Le nombre de Reynolds cinétique étant supérieur à plusieurs millions, le champ magnétique engendré présente de fortes fluctuations en plus d’une partie cohérente. La densité d’énergie magnétique en fonction du nombre de Reynolds magnétique est en bon accord avec une loi d’échelle proposée précédemment.
Des régimes dynamiques très différents sont mis en évidence en fonction des paramètres expérimentaux : régimes stationnaires, oscillations, intermittence. En particulier, des renversements aléatoires du champ magnétique ont été observés et leurs propriétés seront discutées. Bien qu’engendrée par un écoulement fortement turbulent, la dynamique à grande échelle du champ magnétique présente les caractéristiques propres aux systèmes dynamiques de faible dimensionnalité. Ceci permet de comprendre pourquoi des renversements du champ magnétique ressemblant à ceux du champ terrestre ont pu être observés alors que l’écoulement expérimental diffère fortement de celui existant au sein du noyau terrestre.
