A finite element method with overlapping meshes for free-boundary axisymmetric plasma equilibria in realistic geometries

Résumé : En éléments finis, les applications existantes pour le calcul d’équilibres de plasma à frontière libre en axisymétrique approchent le flux poloidale par une fonction continue à gradient discontinu, qui est localement dans chaque élément du maillage un polynôme de degré un. La position des points critiques du flux poloidale, qui est de grande importance pour les ingénieurs des tokamaks, est par consequence limitée aux seuls nœuds du maillage, et donc à l’origine de perturbations quand on modélise le passage du plasma du transitoire vers l’équilibre. De plus, des résultats numériques recents sur le couplage à l’équilibre entre le plasma et un modèle de diffusion/transport ont montré le besoin de plus de régularité dans l’approximation du flux. Dans ce travail on propose une approche par méthode d’éléments finis avec joints sur deux maillages qui se recouvrent. Un maillage structuré composé de rectangles qui couvre la chambre à vide du tokamak et un maillage non structuré de triangles pour la partie du domaine qui se trouve à l’extérieur de la chambre à vide. Les deux maillages sont superposés sur une bande étroite qui entoure la chambre à vide. Cet approche est assez flexible pour permettre d’avoir facilement et à bas coût numérique une approximation du flux poloidale plus régulière dans la chambre à vide tout en gardant une description precise des détails géométriques dans la partie externe. La continuité de la solution numérique dans la partie de recouvrement des maillages est imposée faiblement à l’aide de projections de type mortar.
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Rapport
[Research Report] RR-8916, Inria Sophia Antipolis. 2016
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Contributeur : Holger Heumann <>
Soumis le : mardi 15 novembre 2016 - 18:32:57
Dernière modification le : jeudi 11 janvier 2018 - 16:14:52
Document(s) archivé(s) le : jeudi 16 mars 2017 - 13:38:28

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Holger Heumann, Francesca Rapetti. A finite element method with overlapping meshes for free-boundary axisymmetric plasma equilibria in realistic geometries. [Research Report] RR-8916, Inria Sophia Antipolis. 2016. 〈hal-01322816v3〉

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