FAST_Paris

Le laboratoire FAST (Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques) est une unité mixte de recherche du CNRS (UMR 7608), associée à l'Université Paris-Sud. Les sujets développés se rattachent à l’hydrodynamique, aux transferts, à la mécanique et à la physique des milieux dispersés. Les systèmes étudiés sont des fluides simples, multi-composants mais aussi des milieux dispersés macroscopiques (suspensions, granulaires, poreux, fractures…) ou de la matière molle (polymères, colloïdes, gels…).

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Les travaux de recherche sont basés sur le développement d’expériences (visualisation d’écoulement, traitements d’images quantitatifs, acoustique, gravimétrie haute résolution, rhéologie…), de théorie, et de simulations numériques. Un domaine important d'application de ces travaux se retrouve dans la Physique des Systèmes Naturels. Les équipes du FAST interviennent donc aussi sur :

- Les avalanches, l’érosion, la formation des dunes, la formation de cratères d'impact.

- La dynamique de la fracture : propagation, rugosité des surfaces de fractures et/ou des failles.

- Les ondes et les écoulements géophysiques en rotation.

- Le stockage du CO2.

- La convection et la dynamique interne des planètes : subduction, panaches et points chauds, formation des continents.

- Structure et comportement rhéologique de la lithosphère: intrusions, magmatisme, lacs de lave, ...

Le laboratoire participe à plusieurs programmes nationaux (INSU, ANR) et internationaux (RHUM-RUM sur le point chaud de la Réunion, ITN Marie Curie CRYSTAL2PLATE)

PUBLICATIONS (depuis 1993) :

Smrekar, Suzanne & Davaille, Anne & Sotin, Christophe, 2018. Venus Interior Structure and Dynamics, Space Science Reviews, 214, 10.1007/s11214-018-0518-1.

Bacchin, P., Brutin, D., Davaille, A. et al. 2018. Drying colloidal systems: Laboratory models for a wide range of applications, Eur. Phys. J. E, 41: 94. https://doi.org/10.1140/epje/i2018-11712-x

Sibrant, Aurore & Mittelstaedt, Eric & Davaille, Anne & Pauchard, Ludovic & Aubertin, A & Auffray, L & Pidoux, R., 2018. Accretion mode of oceanic ridges governed by axial mechanical strength, Nature Geoscience, 11, pp.274-279. doi: 10.1038/s41561-018-0084-x.

Davaille, A., Carrez, P., & Cordier, P., 2018. Fat plumes may reflect the complex rheology of the lower mantle, Geophysical Research Letters, 45, pp.1349–1354. https://doi.org/10.1002/2017GL076575

Davaille, Anne & Smrekar, Suzanne & Tomlinson, S., 2017. Experimental and observational evidence for plume-induced subduction on Venus, Nature Geoscience, 10, doi: 10.1038/ngeo2928.

Di Giuseppe, E., F. Corbi, F. Funiciello, A. Massmeyer, T.N. Santimano, M. Rosenau and A. Davaille, 2015. Characterization of Carbopol hydrogel rheology for experimental tectonics and geodynamics, Tectonophysics, 642, pp.29-45.

Ledevin M., Arndt N., Davaille A., Ledevin R. and Simionovici A., 2015. The rheological behaviour of fracture-filling cherts: example of Barite Valley dikes, Barberton Greenstone Belt, South Africa, Solid Earth 6, pp.253-269. doi:10.5194/se-6-253-2015.

van Keken, P. E., Davaille A. and Vatteville J., 2013. Dynamics of a laminar plume in a cavity: The influence of boundaries on the steady-state stem structure, Geochem. Geophys. Geosyst., 14, pp.1-21. doi:10.1029/2012GC004383.

Massmeyer A., Di Giuseppe E., Davaille A., Rolf T. and Tackley P.J., 2013. Numerical simulation of thermal plumes in a Herschel-Bulkley fluid, J. Non-Newtonian Fluid Mech., 1195, pp.32-45. doi:10.1016/j.jnnfm.2012.12.004.

Davaille A., Gueslin B., Massmeyer A. and Di Giuseppe E., 2013. Thermal instabilities in yield stress fluids: existence and morphology, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 193, pp.144-153. doi:10.1016/j.jnnfm.2012.10.008.

Ribe N. M. and Davaille, A., 2013. Dynamical similarity and density (non-) proportionality in experimental tectonics, Tectonophysics, 608, pp.1371-1379. doi:10.1016/j.tecto.2013.06.005.

Agrusta R., A. Tommasi, D. Arcay, A. Davaille, N. Ribe and T. Gerya, 2013. Small-scale convection in a plume-fed low viscosity layer beneath a moving plate, Geophys, J. Int., 194, pp.591-610.

Di Giuseppe A., Davaille A., Mittelstaedt E. and François M., 2012. Rheological and mechanical properties of silica colloids: from Newtonian liquid to brittle behaviour, Rheol. Acta 51(5), pp.451-465. doi:10.1007/s00397-011-0611-9.

Davaille A., Limare A., Touitou F., Kumagai I. and Vatteville J. 2011. Anatomy of a laminar starting plume at high Prandtl number, Exp. Fluids 50, pp.285-300. doi:10.1007/s00348-010-0924-y.

Kumagai I., Kurita K., Davaille A. and Limare A., 2009. A variety of mantle plumes viewed from laboratory experiments: quantitative visualisation of thermo-chemical plumes, Nagare, J. of the Japan Society of Fluid Mechanics, 28, pp.421-430.

Vatteville J., Van Keken P., Limare A. and Davaille A. 2009. Starting laminar plumes: comparison of laboratory and numerical modeling, Geochem. Geophys. Geosyst., 10, Q12013. doi:10.1029/2009GC002739.

Kumagai I., A. Davaille, K. Kurita, E. Stutzmann, 2008. Mantle plumes: Thin, fat, successful, or failing? Constraints to explain hot spot volcanism through time and space, Geophys. Res. Lett, 35, L16301.

Davaille A., S. Androvandi , J. Vatteville , A. Limare , V. Vidal, M. Lebars, 2008. Thermal boundary layer instabilities in viscous fluids, ISFV13 - 13th International Symposium on Flow Visualization, Nice, France, 12pp.

Limare A., I. Kumagai, J. Vatteville, A. Davaille, 2008. Thermal plumes visualization: differential interferometry versus thermochromic liquid crystals, ISFV13 - 13th International Symposium on Flow Visualization, Nice, France, Abstract, 12pp.

Davaille A. and A. Limare, 2007. Laboratory studies of mantle convection, Treatise of Geophysics, vol.7 "Mantle Dynamics", eds D. Bercovici and J. Schubert, Elsevier, pp.89-165.

Kumagai I., A. Davaille, K. Kurita, 2007. On the fate of thermal plumes at density interface, Earth Planet. Sci. Lett 254, L16301, pp.180-193.

Ribe N., A. Davaille, U. Christensen, 2006. Fluid Mechanics of mantle plumes : a multi-displinary approach, eds J. Ritter and U. Christensen, Springer, Heidelberg.

Silveira G., E. Stutzmann, A. Davaille, J.-P. Montagner, and L. Mendes-Victor, 2006. Azores hotspot deep signature in tomographic models, J. Volcano. Geotherm., Res 156, L16301, pp.23-34.

Davaille A., E. Stutzmann, G. Silveira, J. Besse & V. Courtillot, 2005. Convective Patterns under the Indo-Atlantic «box», Earth Planet. Sci. Lett., 239, L16301, pp.2393-252.

Davaille A., J. Vatteville, 2005. On the transient nature of mantle plumes, Geophys. Res. Lett. 32, doi:10.1029/2005GL023029.

Davaille A., J. Lees, 2004. Thermal modeling of subducted plates: tear and hot spot at the Kamchatka corner, Earth Planet. Sci.Lett., 226, pp.293-304.

Davaille A., 2004. Convection Multi-échelles dans le Manteau Terrestre, Habilitation à Diriger les Recherches, IPG/ Univ. Paris7.

Le Bars M., A. Davaille, 2004. Whole-layer convection in an heterogeneous planetary mantle, J. Geophys. Res., 209, doi:10.1029/2003JB002617.

Le Bars M., A. Davaille, 2004. Large interface deformation in two-layer thermal convection of miscible viscous fluids, J. Fluid Mechanics 499, pp.75-110.

Courtillot V., A. Davaille, J. Besse & J. Stock, 2003. Three distinct types of hot spots into the Earth's mantle, Earth Planet. Sci. Lett, 205, pp.295-308.

Davaille A., M. LeBars and C. Carbonne, 2003. Thermal convection in a heterogeneous mantle, CRAS Géosciences 335 /1, pp.141-156.

Vidal V., C. Crambes and A. Davaille, 2002. Intermittence des instabilités petite échelle dans la convection de Rayleigh-Bénard forcée par un écoulement cisaillant, Compte-rendus de la 6e rencontre du Non-Linéaire (ed. Y. Pomeau & R. Ribotta), pp.301-306. Non-Linéaire Publications.

Le Bars M., A. Davaille, 2002. Stability of thermal convection in two superimposed miscible viscous fluids, J. Fluid Mechanics, 471, pp.339-363.

Davaille A., 1999. Simultaneous generation of hotspots and superswells by convection in a heterogeneous planetary mantle, Nature, 402, pp.756-760.

Davaille A., 1999. Two-layer thermal convection in viscous fluids, J. Fluid Mechanics, 379, pp.223-253.

Jaupart C., J-C Mareschal, L. Guillou-Frottier, A. Davaille, 1998. Heat flow and thickness of the lithosphere in the canadian shield, J. Geophys. Res., 103, pp.15269-15286.

Davaille A., C. Jaupart, 1994. Onset of thermal convection in fluids with temperature-dependent viscosity : Application to the oceanic mantle, J. Geophys. Res., 99, pp.19853-19866.

Davaille A., C. Jaupart, 1993. Thermal convection in lava lakes, Geophys. Res. Lett., 20, pp.1827-1830.

Davaille A., C. Jaupart, J., 1993. Fluid Mech Transient high-Rayleigh number thermal convection with large viscosity variations, Fluid Mech., 253, pp.141-166.

EQUIPEMENTS PRINCIPAUX :

Appareillages d’expérimentation :

CONVECT2D : ...

CONVECT3D : ...

DFV : ...

GRANULOMETER : Granulomètre «MorphologiG3 MALVERN» permettant l’analyse de distributions de tailles et de formes de particules solides, de tailles comprises entre 0.5µm et 1mm.

ROTARHEOMETER : Rhéomètre rotatif «Anton Paar MCR 501 » à contrainte imposée (le couple est imposé sur le rotor et la vitesse est mesurée) permettant la mesure de couples entre 0.01 µN.m et 300 mN.m avec une précision de 0.1 nN.m, de forces normales entre 0.01 N et 50 N avec une résolution de 0.002 N.

Thermochromic liquid crystals : ....

PROFILOMETER : Profilomètre «Bruker - DEKTAKXT» permettant de réaliser des profils 2D ou cartographie 3D de surface solide, par déplacement d'un stylet au contact de la surface.

DENSITOMETER : Densimètre à tube en U oscillant «Anton Paar DMA 5000» permettant la mesure de la masse volumique de liquides jusqu'à 3g/cm3.

Métrologie analogique et numérique :

Appareils photos numériques + équipements photos (éclairages, pieds, alimentation, ...).

...

Acquisition et traitement des données :

Ordinateurs fixes ...

Logiciels LabView, ...

Atelier mécanique :

Micro fraiseuse «MDX500» permettant l'usinage des plastiques ou des matériaux tendres. La fraiseuse est accompagnée de logiciels de coupe permettant à partir de fichiers de conception de calculer automatiquement les chemins de coupes (pour reproduire des milieux poreux désordonnés) ou très précis pour réaliser des encoches pour initier des fissures).

Sécurité :

Aspirateur de particule avec filtre HEPA;

Masques anti poussière FFP2.

Divers :

Climatisations des salles d’expérimentation.

RESPONSABLES SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES :

A. DAVAILLE (DR)

CONTACTS :

Anne DAVAILLE

Directeur de Recherches CNRS

Bureau : 203

Laboratoire FAST - Bat. 502