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hal-00717155, version 1

A Discontinuous Galerkin semi-Lagrangian solver for the guiding-center problem

Nicolas Crouseilles () 12, Michel Mehrenberger () 34, Francesco Vecil () 5

(06/04/2012)

Résumé : In this paper, we test an innovative numerical scheme for the simulation of the guiding-center model, of interest in the domain of plasma physics, namely for fusion devices. We propose a 1D Discontinuous Galerkin (DG) discretization, whose basis are the Lagrange polynomials interpolating the Gauss points inside each cell, coupled to a conservative semi-Lagrangian (SL) strategy. Then, we pass to the 2D setting by means of a second-order Strangsplitting strategy. In order to solve the 2D Poisson equation on the DG discretization, we adapt the spectral strategy used for equally-spaced meshes to our Gauss-point-based basis. The 1D solver is validated on a standard benchmark for the nonlinear advection; then, the 2D solver is tested against the swirling deformation ow test case; nally, we pass to the simulation of the guiding-center model, and compare our numerical results to those given by the Backward Semi-Lagrangian method.

  • 1 :  Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
  • CNRS : UMR6625 – Université de Rennes 1 – École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan – Institut National des Sciences Appliquées (INSA) : - RENNES – Université de Rennes II - Haute Bretagne
  • 2 :  IPSO (INRIA - IRMAR)
  • CNRS : UMR6074 – INRIA – Université de Rennes 1
  • 3 :  CALVI (INRIA Nancy - Grand Est / IECN / LSIIT / IRMA)
  • CNRS : UMR7005 – INRIA – Université de Strasbourg – Université de Lorraine
  • 4 :  Institut de Recherche Mathématique Avancée (IRMA)
  • CNRS : UMR7501 – Université de Strasbourg
  • 5 :  Departament de Matemàtiques [Barcelona]
  • Universitat Autónoma Barcelona
  • Domaine : Mathématiques/Equations aux dérivées partielles
  • Mots-clés : Discontinuous Galerkin – semi-Lagrangian method – Strang splitting – guiding-center – plasma physics – conservative
  • Commentaire : Marseille – France – 19 Juillet - 27 Août 2010
 
  • hal-00717155, version 1
  • oai:hal.inria.fr:hal-00717155
  • Contributeur : 
  • Soumis le : Jeudi 12 Juillet 2012, 09:54:21
  • Dernière modification le : Lundi 25 Février 2013, 10:12:26