Thèse Instabilité de Rayleigh-Taylor Multi-Échelles dans les Protubérances Solaires H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : CEA/LMCE - Laboratoire Matière sous conditions extrêmes - DAM Direction de la thèse : Benoît-Joseph GRÉA ORCID 0000000173554790 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-01T23:59:59 Les protubérances solaires sont des structures de plasma froid suspendues dans la couronne solaire chaude grâce au champ magnétique. Malgré de nombreuses observations, les mécanismes à l'origine de leur formation et de leur dynamique interne restent imparfaitement compris. Des travaux récents suggèrent que l'instabilité magnétique de Rayleigh-Taylor (mRTI) joue un rôle majeur dans le développement des écoulements complexes et turbulents observés au sein de ces structures. Cependant, la mRTI se développe à des échelles spatiales très inférieures à celles des protubérances, ce qui rend sa simulation numérique particulièrement coûteuse en temps de calcul et en ressources.
L'objectif de cette thèse est de développer une approche multi-échelles permettant d'étudier l'influence de la mRTI sur la dynamique globale des protubérances sans recourir systématiquement à des simulations à très haute résolution. Dans un premier temps, l'instabilité sera étudiée de manière détaillée à l'aide de simulations numériques dédiées afin de caractériser son évolution et sa dépendance aux paramètres physiques. Ces simulations seront réalisées avec le code MHD GPU à raffinement de maillage KALYPSSO, développé au CEA, qui permet d'explorer efficacement un grand nombre de configurations.À partir des données générées, des méta-modèles fondés sur des techniques d'apprentissage automatique (réseaux de neurones convolutionnels, PINNs, opérateurs neuronaux ou approches similaires) seront construits afin de reproduire statistiquement les effets des petites échelles associées à la mRTI. Ces modèles de « super-résolution » auront vocation à être intégrés dans des simulations MHD de plus grande échelle, où les phénomènes sous-maille ne peuvent pas être résolus explicitement.La thèse se déroulera en trois étapes principales : (i) une étude bibliographique approfondie de la mRTI, en particulier dans le contexte des protubérances solaires, afin d'identifier les régimes physiques pertinents ; (ii) la constitution d'une base de données numérique et le développement d'un méta-modèle adapté ; (iii) l'intégration de ce modèle dans des simulations MHD globales pour analyser l'impact de la mRTI sur la dynamique des protubérances à travers une large gamme d'échelles et de paramètres. Cette approche devrait permettre de mieux comprendre le rôle des instabilités magnétiques dans les protubérances solaires tout en ouvrant la voie à de nouvelles méthodes de modélisation multi-échelles en physique des plasmas astrophysiques. Protubérances solaires simulations numériques et modèles

Mécanique des fluides, simulations numériques et machine learning.

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