Jacques Léorat

leorat@obspm.fr

D.A.E.C., Observatoire de Paris-Meudon
92195 Meudon, France
+33 1 45 07 74 21

A.S.C.I., Batiment 506 Université Paris Sud
91403 ORSAY, France
+33 1 69 35 84 08


Domaines d'intérêt


Sujets de stage (2003)


Propositions de sujets de thèse (pour octobre 2002)


Ondes et turbulence dans le vent solaire
L'accélération du vent par les ondes MHD et l'apparition de la turbulence est un sujet important et nouveau, parce que les travaux précédents se limitent ou bien à traiter l'écoulement dans sa partie supersonique (le régime du vent est en fait imposé, sans tenir compte du rôle de filtrage de la zone transonique), ou bien considère la zone subsonique, mais en maltraitant les frontières. L'étudiant devra s'inspirer des observations récentes pour nourrir son travail théorique, et d'autre part il n'est pas exclu qu'il introduise des aspects de physique non-collisionnelle (bi-fluide, et/ou anisotropies de température).
Références : page de Roland.Grappin et articles cités sur cette page web
Nota Bene : ce sujet de thèse peut recevoir une allocation de l'Ecole doctorale Astronomie et Astrophysique d'Ile de France, même pour un candidat extérieur à l'Ecole doctorale


Evolution dynamique et la structure des disques protoplanétaires
Contexte: Dans le scénario standard de formation des systèmes planétaires, on distingue une première phase au cours de  laquelle les poussières, qui donneront naissance ultérieurement aux "planétésimaux", voient leur dynamique controlée par l'écoulement gazeux du disque protoplanétaire. La rapidité apparente de formation des systèmes planétaires plaide en faveur de mécanismes efficaces de transfert de moment angulaire, par l'intermédiaire de turbulence et/ou du champ magnétique. Les questions principales portent sur les conditions d'apparition de cette turbulence, dans le temps et dans l'espace, et son rôle sur l'évolution du disque de poussières
L'étude de cette phase où apparaissent des effets non-linéaires significatifs demande une approche numérique telle que les fluctuations générées par un écoulement MHD dans le domaine borné du calcul ne se réfléchissent pas sur les parois numériques.
Méthode : Nous utilisons depuis quelques années un programme numérique décrivant les écoulements axisymmétriques entre deux sphères concentriques, sur lesquelles on applique une méthode de caractéristiques pour éviter les réflections. Ce programme est utilisé pour le vent solaire MHD, et a été exploité pour l'accrétion (cf stage de DEA de F. Le Petit (1998)), mais dans un cas purement hydrodynamique.
Contenu : On utilisera le code MHD du vent solaire afin de rendre compte de l'évolution d'un écoulement initial d'accrétion (avec moment angulaire donné à la paroi externe) vers un disque quasi-stationnaire. On s'attend à ce que le champ magnétique engendré par effet dynamo dans l'écoulement joue un rôle important dans la configuration du champ de vitesse final. Obtenir des simulations cohérentes (ni le champ de vitesse ni le champ magnétique ne sont imposés aux parois) représente une perpective nouvelle pour ce type d'étude.
Références : Roland.Grappin et articles cités sur cette page web


Effet DYNAMO
La conversion d'énergie cinétique en énergie magnétique par " effet dynamo " est à l'origine des champs magnétiques observés dans presque tous les objets astrophysiques. Cet effet a été obtenu au laboratoire pour la premiere fois fin 1999, dans deux expériences indépendantes (à Riga et à Karlsruhe).
 Pour progresser dans l'étude du régime non linéaire responsable de la saturation de la croissance du champ, des cycles magnétiques avec inversions de polarité, etc..), l'approche expérimentale semble prometteuse. Pour cela, il faut obtenir des écoulements de sodium liquide à grand nombre de Reynolds magnétique (tels que vitesse*taille > 10 m2/s), sans les parois internes, présentes dans les deux expériences citées, qui canalisent l'écoulement. Une expérience de ce type, utilisant des turbines contra-rotatives, est opérationnelle depuis juin 2000 sur le site du CEA de Cadarache.

On s'intéresse ici à la possibilité de forçage d'un écoulement par précession autour d'un axe orthogonal à son axe de symétrie d'un réservoir cylindrique en rotation. L'optimisation de ce type de configuration demande le concours de simulations numériques à faible nombre de Reynolds, magnétiques et cinétiques, et d'expériences en eau à petite échelle.
Des programmes numériques permettent de décrire l'hydrodynamique (sans force de Laplace) ou l'évolution du champ magnétique dans un champ de vitesse donné. Par ailleurs, un code d'évolution non linéaire est en cours d'élaboration (collaboration avec J.L. Guermond, LIMSI et F. Plunian, LEGI). Enfin, une expérience de précession est en cours de réalisation à l'Observatoire de Meudon, avec un réservoir de 30 litres pouvant atteindre 10t/s en rotation et 1t/s en précession.
Avec ces moyens numériques et expérimentaux, l'objectif est d'étudier les conditions d'apparition de l'effet dynamo, en vue de définir les paramètres de fonctionnement (dimensionnement, taux de précession, etc,..) d'une éventuelle installation future à grande échelle. Cette étude s'insère dans un ensemble de travaux intéressant diverses équipes européennes.
Référence : compte-rendu de l'atelier dynamo de Cargèse, août 2000
 

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Jacques Léorat, DAEC Observatoire de Meudon - 92195 Meudon, FRANCE