1. Magnetohydrodynamics measurements in the von Kármán sodium experiment
- Author
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Marc Moulin, Stéphan Fauve, Jean-François Pinton, Philippe Odier, Louis Marié, Javier Burguete, Arnaud Chiffaudel, François Pétrélis, Frédéric Namer, François Daviaud, Cécile Gasquet, Jean-Baptiste Luciani, Alain Guigon, Mickaël Bourgoin, Laboratoire de Physique de l'ENS Lyon (Phys-ENS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Statistique de l'ENS (LPS), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Technologie, Procédés et risques Sodium (LTPS), Service de Technologie des Composants et des Procédés (STCP), Département Technologie Nucléaire (DTN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département Technologie Nucléaire (DTN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Fluid Flow and Transfer Processes ,Physics ,Field (physics) ,Turbulence ,Mechanical Engineering ,Computational Mechanics ,Reynolds number ,Mechanics ,Vorticity ,Condensed Matter Physics ,01 natural sciences ,[SPI.MECA.MEFL]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Fluids mechanics [physics.class-ph] ,010305 fluids & plasmas ,Magnetic field ,Physics::Fluid Dynamics ,symbols.namesake ,Classical mechanics ,Flow (mathematics) ,Mechanics of Materials ,0103 physical sciences ,symbols ,[PHYS.MECA.MEFL]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Fluid mechanics [physics.class-ph] ,Magnetic Prandtl number ,Magnetohydrodynamics ,010306 general physics - Abstract
International audience; We study the magnetic induction in a confined swirling flow of liquid sodium, at integral magnetic Reynolds numbers up to 50. More precisely, we measure in situ the magnetic field induced by the flow motion in the presence of a weak external field. Because of the very small value of the magnetic Prandtl number of all liquid metals, flows with even modest R-m are strongly turbulent. Large mean induction effects are observed over a fluctuating background. As expected from the von Karman flow geometry, the induction is strongly anisotropic. The main contributions are the generation of an azimuthal induced field when the applied field is in the axial direction (an Omega effect) and the generation of axial induced field when the applied field is the transverse direction (as in a large scale alpha effect). Strong fluctuations of the induced field, due to the flow nonstationarity, occur over time scales slower than the flow forcing frequency. In the spectral domain, they display a f(-1) spectral slope. At smaller scales (and larger frequencies) the turbulent fluctuations are in agreement with a Kolmogorov modeling of passive vector dynamics.
- Published
- 2002
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