Simulation numérique d'un choc non collisionnel en physique des plasmas PDF Download
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UN MODELE DE REPRESENTATION HYBRIDE, ADOPTANT UNE DESCRIPTION CINETIQUE DES IONS ET HYDRODYNAMIQUE DES ELECTRONS EST MIS EN PLACE POUR SIMULER LE PROBLEME UNIDIMENSIONNEL D'UN CHOC NON COLLISIONNEL EN PHYSIQUE DES PLASMAS. LES MODELES HYBRIDES STANDARDS TIENNENT COMPTE DE CERTAINES HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES (MASSE ELECTRONIQUE NULLE, QUASI-NEUTRALITE, APPROXIMATION DE DARWIN) QUI REDUISENT LE SYSTEME D'EQUATIONS INITIAL ET FACILITENT AINSI L'ANALYSE NUMERIQUE DU PROBLEME. AFIN D'ELARGIR LE DOMAINE D'APPLICATION DU MODELE, NOUS LEVONS CES HYPOTHESES ET CONSIDERONS LE SYSTEME D'EQUATIONS COMPLET. LA DIFFICULTE MAJEURE DE CETTE ETUDE TIENT DANS LE CHOIX D'UNE METHODE DE RESOLUTION QUI SOIT A LA FOIS STABLE ET PERFORMANTE. LA METHODE IMPLICITE MISE EN UVRE ET APPELEE METHODES DES MOMENTS IMPLICITES, PERMET DE S'AFFRANCHIR A MOINDRE COUT DES PROBLEMES DE STABILITE RENCONTRES LORS DU COUPLAGE DES EQUATIONS D'EULER, VLASOV ET MAXWELL. CETTE METHODE ORIGINALE EVITE, EN EFFET, LA LOURDEUR DES SCHEMAS IMPLICITES CLASSIQUES TOUT EN PERMETTANT L'ACCES A DES TEMPS DE CALCUL RAISONNABLES
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UN MODELE DE REPRESENTATION HYBRIDE, ADOPTANT UNE DESCRIPTION CINETIQUE DES IONS ET HYDRODYNAMIQUE DES ELECTRONS EST MIS EN PLACE POUR SIMULER LE PROBLEME UNIDIMENSIONNEL D'UN CHOC NON COLLISIONNEL EN PHYSIQUE DES PLASMAS. LES MODELES HYBRIDES STANDARDS TIENNENT COMPTE DE CERTAINES HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES (MASSE ELECTRONIQUE NULLE, QUASI-NEUTRALITE, APPROXIMATION DE DARWIN) QUI REDUISENT LE SYSTEME D'EQUATIONS INITIAL ET FACILITENT AINSI L'ANALYSE NUMERIQUE DU PROBLEME. AFIN D'ELARGIR LE DOMAINE D'APPLICATION DU MODELE, NOUS LEVONS CES HYPOTHESES ET CONSIDERONS LE SYSTEME D'EQUATIONS COMPLET. LA DIFFICULTE MAJEURE DE CETTE ETUDE TIENT DANS LE CHOIX D'UNE METHODE DE RESOLUTION QUI SOIT A LA FOIS STABLE ET PERFORMANTE. LA METHODE IMPLICITE MISE EN UVRE ET APPELEE METHODES DES MOMENTS IMPLICITES, PERMET DE S'AFFRANCHIR A MOINDRE COUT DES PROBLEMES DE STABILITE RENCONTRES LORS DU COUPLAGE DES EQUATIONS D'EULER, VLASOV ET MAXWELL. CETTE METHODE ORIGINALE EVITE, EN EFFET, LA LOURDEUR DES SCHEMAS IMPLICITES CLASSIQUES TOUT EN PERMETTANT L'ACCES A DES TEMPS DE CALCUL RAISONNABLES
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CE TRAVAIL RENTRE DANS LE CADRE DE LA SIMULATION NUMERIQUE DES PROBLEMES FORTEMENT NONLINEAIRES EN PHYSIQUE DES PLASMAS NON COLLISIONNELS. A CET EFFET, NOUS AVONS ETUDIE TROIS ASPECTS DIFFERENTS DE CES PROBLEMES. LE PREMIER CHAPITRE TRAITE L'EXPANSION D'UN PLASMA CONSTITUE DE TROIS ESPECES (ELECTRONS, IONS POSITIFS ET IONS NEGATIFS). LES EQUATIONS DE BASES SONT ECRITES DANS UNE NOUVELLE ECHELLE EN ESPACE ET EN TEMPS A L'AIDE DES TRANSFORMATIONS DU REDIMENSIONNEMENT QUI ABSORBENT ANALYTIQUEMENT L'EXPANSION. DANS CE PLASMA, LA TEMPERATURE DECROIT EN T - 2 ET LE NOUVEAU TEMPS EST UNE COMPRESSION LOGARITHMIQUE. LES RESULTATS NUMERIQUES SONT DONNES PAR UN CODE EULERIEN. LA SIMULATION NUMERIQUE DU SYSTEME VLASOV-POISSON EXHIBE UNE FILAMENTATION DANS L'ESPACE DES PHASES. DANS LE DEUXIEME CHAPITRE NOUS ETUDIONS UNE NOUVELLE METHODE INTRODUITE PAR A. KLIMAS DANS LE BUT DE REMEDIER A CETTE FILAMENTATION. CETTE METHODE CONSISTE A CONVOLER LA FONCTION DE DISTRIBUTION AVEC UNE GAUSSIENNE EN VITESSE. NOUS ETUDIONS LA STABILITE DU SYSTEME VLASOV-POISSON QUI DECOULE DE CETTE OPERATION, ENSUITE NOUS MONTRONS LA NECESSITE DE LA TRANSFORMEE DE FOURIER EN LES VARIABLES D'ESPACE ET DE VITESSE POUR LA RESOLUTION DE CETTE NOUVELLE EQUATION. BIEN QUE L'ENTROPIE SOIT THEORIQUEMENT UN INVARIANT DU SYSTEME VLASOV-POISSON, ELLE PRESENTE UNE CROISSANCE NUMERIQUE. CE PHENOMENE SE TRADUIT PAR UNE PERTE D'INFORMATION. DANS LE TROISIEME CHAPITRE NOUS EVALUONS CETTE PERTE.
Author: Gérard Belmont Publisher: ISTE Group ISBN: 1784054615 Category : Plasma (Ionized gases) Languages : fr Pages : 240
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Les plasmas sont peu présents dans notre environnement immédiat et leurs propriétés sont parfois ignorées des physiciens. Il s’agit pourtant de phénomènes universels qu’on rencontre depuis les décharges électriques jusqu’aux jets galactiques. L’objectif de cet ouvrage est d’offrir une introduction aux phénomènes variés qui constituent la physique des plasmas avec comme seul prérequis d’avoir une connaissance de la physique de base. Il présente en parallèle les fondements de la théorie des plasmas et un certain nombre d’applications aux plasmas de laboratoire ou aux plasmas naturels. Un accent particulier est mis sur l’existence des plasmas sans collision, dans lesquels le comportement collectif du milieu est dû seulement au champ électromagnétique moyen qui régit les trajectoires des particules. Ceci permet de porter un regard neuf sur des notions déjà abordées dans d’autres disciplines, mais aussi de comprendre les liens qui existent entre les théories fluides,
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MODELE D'EVOLUTION DES PLASMAS DENSES PRODUITS LORS DE L'IRRADIATION D'UN GRANULE DE MATIERE PAR UN LASER, OBTENU APRES DERIVATION DES EQUATIONS DE LA MHD. LA SIMPLIFICATION DU MODELE CONDUIT A UN SYSTEME DE 5 EQUATIONS COUPLEES DE TYPE PARABOLIQUE-HYPERBOLIQUE. LEUR INTEGRATION NUMERIQUE FAIT APPEL AUX METHODES DE DIFFERENCES FINIES ET DE PAS FRACTIONNAIRES. SIMULATION DU COMPORTEMENT DE PLASMAS PEU DENSES CONFINES DANS DES SECTIONS DROITES AUTRES QUE CIRCULAIRES. ETUDE ET RESOLUTION DES EQUATIONS DE MAXWELL. ETUDE DE L'EQUILIBRE D'UN PLASMA DE FORME QUELCONQUE EN GEOMETRIE AXISYMETRIQUE: CALCUL DU CHAMP MERIDIEN, DETERMINATION DES COURBES DE NIVEAU SUR LESQUELLES LA PRESSION EST CONSTANTE, DEFINISSANT LES TEMPERATURES ET DENSITES. CALCUL DES COURANTS DANS DES CONDUCTEURS PLACES ENTRE LE PLASMA ET LA COQUE REALISANT L'EQUILIBRE D'UN PLASMA DANS UNE CAVITE: PROBLEME DE CONTROLE OPTIMAL.
Author: Bernard Held Publisher: Elsevier Masson ISBN: Category : Low temperature plasmas Languages : fr Pages : 228
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La physique des plasmas est née de l'étude des décharges dans les gaz, durant les années 1920. Depuis, cette discipline s'est considérablement développée en raison de son intérêt scientifique et industriel. A l'équilibre thermodynamique, le plasma est considéré comme le quatrième état de la matière. Il n'apparaît dans ces conditions qu'à des températures supérieures à plusieurs dizaines de milliers de degrés et domine ainsi dans la majeure partie de l'Univers : du cœur des étoiles au centre gazeux des galaxies. Sur le plan industriel, l'étude des plasmas concourt à la mise au point de nouvelles techniques de production d'électricité (fusion thermonucléaire contrôlée) et de la matière (soudure, découpe, projection). Les gaz faiblement ionisés, auxquels est consacré cet ouvrage, sont mis en œuvre dans la réalisation de matériaux nouveaux, le traitement des surfaces, la dépollution, la génération d'ozone... Ce cours présente les mécanismes fondamentaux qui régissent les gaz ionisés, en synthétisant leurs divers aspects - statistique, quantique, cinétique, rayonnement... L'analyse microscopique du plasma conduit à la classification de ses processus élémentaires. Elle met en évidence les mécanismes individuels qui rendent compte de son comportement macroscopique. La transition du microscopique au macroscopique est assurée par la description des phénomènes de transport. Ces éléments théoriques permettent de comprendre les applications expérimentales et industrielles, en particulier des plasmas cinétiques classiques. Les étudiants de fin de 2e cycle et 3e cycle aborderont dans cet ouvrage la physique des plasmas d'un point de vue à la fois fondamental et appliqué. Les chercheurs et les ingénieurs en physique atomique et en sciences des matériaux y trouveront des rappels utiles à leurs recherches.
Author: Bernard Saramito Publisher: Elsevier Masson ISBN: 9782225844843 Category : Bifurcation Languages : fr Pages : 258
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Ce livre étudie mathématiquement et numériquement certains des principaux types d'instabilité de l'état d'équilibre d'un plasma décrit par les équations de la magnétohydrodynamique (MHD), c'est-à-dire lorsque l'on considère le plasma comme un fluide compressible en interaction avec un champ magnétique. D'un point de vue physique, la stabilité linéarisée d'un état d'équilibre est assez bien connue. Cependant, le temps pendant lequel le plasma doit rester confiné à l'intérieur de la machine est assez grand, surtout dans les nouveaux tokamaks; il faut donc étudier le comportement non linéaire des perturbations de l'équilibre, et parfois le comportement asymptotique de ces solutions pour des temps très grands. Pour ce faire, on s'intéresse à deux types d'instabilités : la convection engendrée par le gradient de la pression de l'état d'équilibre et le déchirement des surfaces magnétiques créé par le gradient de la densité de courant à l'équilibre. On procède à l'étude numérique de ces instabilités en construisant deux modèles bidimensionnels pour chacune d'elles (code en éléments finis, méthodes spectrales). Si le problème de l'instabilité "tearing" peut être considéré comme un problème incompressible, il n'en est pas de même de la convection, la compressibilité du plasma comportant une difficulté mathématique non négligeable. Certains résultats exposés concernent donc un problème modèle de fluide compressible en stationnaire (existence globale de solutions, existence locale et unicité de solutions régulières à l'aide de techniques de type Nash-Moser). Par ailleurs, le cadre mathématique adapté à l'étude de la stabilité d'un état d'équilibre est celui de la théorie des bifurcations. Sont d'abord obtenues des branches de solutions stationnaires bifurquant à partir de l'équilibre avec une justification mathématique à l'aide d'opérations compactes pour chaque instabilité (localement pour la convection). Sous certaines hypothèses, le problème de la convection d'un plasma est approché par celui de la convection de Bénard pour un fluide incompressible. L'étude de la transition vers la turbulence à l'aide de bifurcations successives n'est alors entreprise que sur ce problème approché, pour lequel on obtient des résultats concernant le comportement asymptotique des solutions. Les résultats relatifs à l'instabilité de déchirement des surfaces magnétiques sont ensuite présentés. Tous les résultats mathématiques sont présentés dans un cadre général. Certains sont valables en dimension 2 ou 3, d'autres ne concernent que la dimension 2. Leur application à l'étude des deux types d'instabilité permet une interprétation théorique de divers phénomènes physiques. Certaines analogies avec des problèmes fluides sont développées et de nouveaux résultats sont exposés.
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On résout le système Vlasov-Poisson décrivant les plasmas non linéaires, par intégration directe dans l'espace des phases, au moyen de simulations numériques à partir de deux codes eulériens différents. Une propriété bien connue d'un plasma électronique sans collision est sa capacité à engendrer des équilibres de Bernstein-Greene-Kruskal qui forment des structures spatialement périodiques, présentant des vorticités dans l'espace des phases. Les résultats numériques indiquent que l'évolution de ces vorticités conduit à la fusion jusqu'à ce qu'un seul trou persiste et demeure stable
Author: René Amberg Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 204
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ON PRESENTE DES APPROCHES ANALYTIQUES SIMPLES QUI PERMETTENT DE CERNER LES CONDITIONS DANS LESQUELLES DES PHENOMENES DE PIEGEAGE PEUVENT APPARAITRE DANS L'ONDE DE CHOC ET ON DECRIT LE MODELE POUR UNE SIMULATION NUMERIQUE A PARTICULES. ON ANALYSE LES RESULTATS DE LA SIMULATION: CALCUL DES GRANDEURS STATISTIQUES DECRIVANT LE COMPORTEMENT DES PARTICULES ET DES CHAMPS ELECTRIQUES; REALISATION D'UN FILM D'ANIMATION VISUALISANT L'EVOLUTION TEMPORELLE DU PLAN DE PHASES ET DU CHAMP ELECTRIQUE; ANALYSE DU COMPORTEMENT DES DIVERSES GRANDEURS. ON DECRIT L'APPAREILLAGE DE MESURE QUI PERMET LA DETERMINATION DU CHAMP MOYEN AINSI QUE CELLE DES FONCTIONS D'AUTOCORRELATION ET DES SPECTRES DES CHAMPS FLUCTUANTS
Author: Michel Moisan Publisher: EDP Sciences ISBN: 2759833135 Category : Science Languages : fr Pages : 709
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L’ouvrage est une introduction à la physique des plasmas collisionnels, destinée à un public relativement large de scientifiques non spécialistes. Le milieu que constitue un plasma est d’abord défini et précisé. Puis sont étudiés les mouvements individuels des particules chargées dans des champs électriques et magnétiques, ainsi que leur mouvement collectif décrit par un modèle hydrodynamique du plasma. Une attention particulière est portée à la physique des décharges RF et micro-onde, à la base de nombreuses applications en recherche, dans l’industrie, et pour des appareillages et revêtements très variés. Une centaine d’illustrations facilite la compréhension. Des annexes de physique et de mathématiques, corrélées à chaque chapitre, permettent soit de combler une lacune, soit d’approfondir un calcul ou un concept. Plus d’une cinquantaine d’exercices avec corrigés, dont certains entièrement originaux, sont également proposés, soit pour leur caractère didactique, soit pour leur lien avec certaines problématiques actuelles. Cet ouvrage est accessible à un niveau de Licence (L3), mais le public ciblé est celui des Master et Doctorat. Outre les étudiants, chercheurs, universitaires, l’ouvrage est destiné aux ingénieurs et opérateurs qui mettent en œuvre les technologies plasma et désirent en posséder les bases physiques.
Author: Florence Saussede
Author: Florence Saussede
Author: HABIBA.. FIGUA
Author: Jean-Loup Delcroix
Author: Gérard Belmont
Author: Jean-Paul Boujot
Author: Bernard Held
Author: Bernard Saramito
Author: Alain Ghizzo
Author: René Amberg
Author: Michel Moisan