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2018-05-03
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Notice de regroupement générée automatiquement
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Magnéto-convection dans une sphère en rotation rapide, approches numérique et expérimentale de la convection dans les noyaux planétaires
Magnéto-convection dans une sphère en rotation rapide, approches numérique et expérimentale de la convection dans les noyaux planétaires
Magneto-convection in a rapidly rotating sphere, numerical and experimental approaches of the convection in the planetary cores
2004
Nous avons tout d'abord étudié la convection développée en rotation rapide sans champ magnétique. En nous appuyant sur un code numérique Quasi-Gestrophique, nous avons dérivé des lois d'échelles mettant en valeur l'importance des non-linéarités thermique, quel que soit le nombre de Prandtl. L'écart au seuil d'instabilité et le mode de Rossby critique semblent définir la taille et l'intensité des tourbillons convectifs. Ces resultats numériques sont en bon accord avec nos observations expérimentales, en gallium et en eau, des fluctuations de température et des profils de vitesses. Cependant d'étranges comportements (d'intenses jets zonaux) sont observés en eau à grand forçage. L'étude de la magnéto-convection développée a été menée après transformation de l'experience et du code numérique. En accord avec de précédents résultats asymptotiques, l'étude numérique distingue les modes de Rossby modifiés (champ faible) des modes magnétiques (champ fort). L'étude expérimentale, appuyée par les résultats numériques, montre une stabilisation de la convection développée et une modification de la géométrie des cellules en champ faible. Cette inhibition semble en grande partie la conséquence de l'évolution du seuil d'instabilité avec le champ imposé. L'étude numérique de la destabilisation de la convection en présence d'un champ fort amene à une conclusion similaire. Les lois d'echelles dérivées précédemment sans champ magnétique semblent alors rester valable en présence d'un champ imposé.
We first study the rapidly rotating developed convection in the non-magnetic case. With the help of a Quasi-Geostrophic numerical code, we have derived a scaling that enhances the role of the thermal non-linearities, whatever the value of the Prandtl number is. The distance from convection onset and the critical Rossby mode seem to define the vortices' intensity and size. These numerical results are in agreement with our experimental measurements, in water and liquid gallium, of the temperature fluctuations and the velocity profiles. Nevertheless some strange behaviours (e.g., intense zonal jets) are detected far from criticallity in water. Our magneto-convection study has been achieved after a modification of our experimental and numerical tools. In agreement with previous asymptotics results, our numerical study separates the modified Rossby modes (weak field case) from the magnetic modes (strong field case). The experimental study, with the help of computations, shows a stabilisation of the developed convection and a modification of the vortices' shape. This inhibition seems mainly to be the consequence of the threshold modification with the imposed field. The numerical study of the convection destabilisation by a strong field leads to similar conclusions. The scalings previously derived in the non-magnetic case thus remains valid with a imposed magnetic field.
Jault, Dominique)
Jault
Dominique
Brito, Daniel (1970-....)
Brito
Daniel
Gillet, Nicolas (1977-.... ; auteur en géophysique)
Gillet
Nicolas
Université Joseph Fourier)
Convection (astrophysique)
Planètes -- Champs magnétiques
Thèses et écrits académiques
Magnéto-convection dans une sphère en rotation rapide : approches numérique et expérimentale de la convection dans les noyaux planétaires / Nicolas Gillet ; sous la direction de Dominique Jault et Daniel Brito / Grenoble : Atelier national de reproduction des thèses , 2004
Magnéto-convection dans une sphère en rotation rapide : approches numérique et expérimentale de la convection dans les noyaux planétaires / Nicolas Gillet ; sous la direction de Dominique Jault et Daniel Brito / , 2004
Magnéto-convection dans une sphère en rotation rapide : approches numérique et expérimentale de la convection dans les noyaux planétaires / Nicolas Gillet / Villeurbanne : [CCSD] , 2005