Transformations d'energies controlées par instabilités magnetohydrodynamiques - de l'astrophysique aux applications industrielles – MagnetDrive

La conversion d’énergie électromagnétique en énergie cinétique par un fluide électriquement conducteur est un phénomène omniprésent que l'on peut trouver dans plusieurs systèmes naturels ainsi que dans de nombreuses applications industrielles.
Dans la nature, les disques d’accrétion de matière autour des trous noirs et des proto-étoiles sont un exemple typique dans lequel une énorme quantité d’énergie cinétique est produite à partir de champs magnétiques puissants. De même, de nombreux systèmes industriels impliquent un métal liquide soumis à des courants électriques ou des champs magnétiques externes, parmi lesquels on peut citer les batteries à métaux liquides.
Malgré l'importance de ces applications, plusieurs aspects de la dynamique des écoulements entrainés magnétiquement restent encore mal compris. Un problème majeur consiste à identifier les mécanismes qui limitent l'efficacité maximale de la transformation d'énergie magnétique en énergie cinétique en présence de turbulence. Fait intéressant, cette efficacité dépend presque toujours d'instabilités de l’écoulement qui se produisent dès que la taille du système et/ou l'amplitude des courants deviennent suffisamment grandes. L'origine même de telles instabilités n'est pas entièrement comprise.
L’objectif de ce projet de recherche est double: premièrement, nous voulons élucider certains de ces aspects majeurs par des expériences de laboratoire originales, liées par une question simple: pourquoi, comment et dans quelles circonstances les instabilités interviennent-elles dans la conversion d’énergie dans des écoulements conducteur de l’électricité? Nous visons donc à coordonner des efforts théoriques, numériques et expérimentaux afin d’identifier les mécanismes généraux impliqués dans de telles instabilités et élargir considérablement notre compréhension de la dynamique de ces écoulements.
Deuxièmement, ce projet est étroitement lié à des applications industrielles et astrophysiques, telles que la turbulence interstellaire et les batteries à métal liquide. Un des objectifs du projet est précisément de combler le fossé entre la physique fondamentale et les motivations industrielles. Pour mener à bien ces tâches, notre projet de recherche est divisé en deux parties ayant leurs propres intérêts et objectifs, mais étroitement liées par les questions générales soulevées ci-dessus.