Modelling and numerical simulation of the bi-temperature Euler equations in toroidal geometry
Abstract
Dans les tokamaks comme ITER, la matière est à l’état de plasma chaud en interaction avec des ondes
électromagnétiques. La modélisation et la simulation numérique du transport des électrons et des ions,
particules chargées qui constituent ce plasma, sont un processus-clé de la réussite de ce projet.
La dynamique des particules chargées peut être décrite par un modèle d’Euler bi-températures, celle des
électrons et celle des ions. Ce modèle prend également en compte les échanges d’énergies entre les deux
espèces de particules. Nous utilisons une forme conservative du modèle bi-températures
qui suppose que le saut d’entropie des électrons est nul au travers des chocs. Cette forme des équations
permet d’utiliser pour l’approximation numérique du système résultant un schéma de relaxation.
Toute cette physique complexe a lieu dans un tokamak dont la géométrie est toroïdale. L’écriture des
équations du modèle sous forme conservative en coordonnées non cartésiennes impose des précautions
pour être approchée par la méthode des volumes finis. Des prismes dans un maillage non-structuré en
géométrie courbe sont également utilisés pour l’approximation du modèle.
Dans cet exposé, nous présenterons des formulations non-conservative et conservative des équations
d’Euler bi-températures avec des termes d’échanges d’énergies. Un schéma de relaxation et le traite-
ment de la géométrie toroïdale seront montrés. Enfin, des exemples de simulations numériques utilisant
cette méthode numérique seront présentés.
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