Modelling and numerical simulation of the bi-temperature Euler equations in toroidal geometry

Abstract

National audienceDans les tokamaks comme ITER, la matière est à l’état de plasma chaud en interaction avec des ondesélectromagnétiques. 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 desélectrons et celle des ions. Ce modèle prend également en compte les échanges d’énergies entre les deuxespèces de particules. Nous utilisons une forme conservative du modèle bi-températuresqui suppose que le saut d’entropie des électrons est nul au travers des chocs. Cette forme des équationspermet 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 deséquations du modèle sous forme conservative en coordonnées non cartésiennes impose des précautionspour être approchée par la méthode des volumes finis. Des prismes dans un maillage non-structuré engéométrie courbe sont également utilisés pour l’approximation du modèle.Dans cet exposé, nous présenterons des formulations non-conservative et conservative des équationsd’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 utilisantcette méthode numérique seront présentés

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