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Nonlinear astrophysical dynamos: a novel data-driven approach for interscale dynamics

Description du projet

Améliorer notre compréhension des dynamos

Il est généralement admis que les champs magnétiques sont créés par les mouvements de fluides conducteurs: c’est ce qu’on appelle les dynamos hydromagnétiques. On connaît toutefois peu de choses sur leur origine et leur évolution. On sait par contre que les dynamos sont le fruit d’interactions entre le flux et le champ sur une gamme extrêmement étendue d’échelles spatiales et temporelles. Le projet DynMode, financé par l’UE, appliquera une méthode innovante basée sur les données de la théorie des systèmes dynamiques pour expliquer la nature des interactions non linéaires inter-échelles et améliorer notre compréhension des dynamos. Il créera des modèles non linéaires d’ordre réduit de dynamos astrophysiques représentant la dynamique à grande, moyenne et petite échelles. Il expliquera les interactions entre les dynamos à petite et grande échelles et leur saturation non linéaire, ainsi que la physique des géodynamos faibles et fortes.

Objectif

Magnetic fields are ubiquitous in the Universe, and are thought to play a key role in evolution of stars, planets, accretion discs and black holes. Although it is generally accepted that these fields are created by the motions of conductive fluids – hydromagnetic dynamos, there is no ab initio predictive theory for their origin and evolution. Because of nonlinear coupling between magnetic field and fluid flow, and also due to extreme parameters of astrophysical objects, dynamos arise from interactions of the flow and field on extremely vast range of space and time scales. This limits the utility of computational approaches.
The DynMode project seeks to elucidate the nature of interscale nonlinear interactions using the novel data-based approach from dynamical systems theory, and to create nonlinear reduced-order models of astrophysical dynamos that represent dynamics on large, intermediate and small scales. This is crucial for our understanding of the operation of astrophysical dynamos. During this Fellowship, we will decompose the data of dynamo flows into dynamically relevant blocks (modes), identify principal nonlinear dynamics and energy exchange among those blocks, and create a reduced-order dynamo model by projecting the flow onto them. By analyzing data sets from self-sustained and convective-driven dynamos in different geometries, we will also address the question of intrinsic dynamo features as compared to influence of secondary physical effects and flow geometry. This approach, applied for the first time in dynamo research, will explain interactions between small-scale and large-scale dynamos and their nonlinear saturation, as well as physics of weak and strong geodynamos.
The project, bringing together physical modelling of the dynamos, study of the flow and magnetic field structures, and innovative data-driven strategy, has a potential to significantly advance the current understanding of dynamos, and impact wider research community in fluid dynamics

Champ scientifique (EuroSciVoc)

CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

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Coordinateur

UNIVERSITY OF LEEDS
Contribution nette de l'UE
€ 224 933,76
Adresse
WOODHOUSE LANE
LS2 9JT Leeds
Royaume-Uni

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Région
Yorkshire and the Humber West Yorkshire Leeds
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 224 933,76