Comptes Rendus
no. 19-20
Équations aux dérivées partielles/Analyse numérique
Approximation de rayon de Larmor fini pour les plasmas magnétisés collisionnels

Présenté par : le Comité de rédaction

Mihaï Bostan1 ; Céline Caldini-Queiros2
1 Laboratoire dʼanalyse, topologie, probabilités LATP, centre de mathématiques et informatique CMI, UMR CNRS 7353, 39, rue Frédéric-Joliot-Curie, 13453 Marseille cedex 13, France
2 Laboratoire de mathématiques de Besançon, UMR CNRS 6623, université de Franche-Comté, 16, route de Gray, 25030 Besançon cedex, France
Comptes Rendus. Mathématique, Volume 350 (2012) no. 19-20, pp. 879-884.

Cette Note présente la dérivation de lʼapproximation de rayon de Larmor fini, en prenant en compte les collisions. Le principal sujet en est la recherche dʼune expression explicite pour la gyromoyenne de cet opérateur, ce qui revient à analyser la gyromoyenne dʼune convolution en vitesse. On note que lʼopérateur moyenné qui en résulte nʼest plus local en espace et que les propriétés physiques standards (i.e. conservation de la masse et inégalité dʼentropie) sont vérifiées seulement globalement en espace et vitesse. Cʼest un premier travail qui nous permettra dʼaborder dʼautres modèles plus réalistes pour la physique des plasmas, comme les noyaux de Fokker–Planck ou Fokker–Planck–Landau (Bostan et Caldini-Queiros (soumis pour publication) [3]).

This Note concerns the derivation of the finite Larmor radius approximation, when collisions are taken into account. We concentrate on the Boltzmann relaxation operator whose study reduces to the gyroaverage computation of velocity convolutions. We emphasize that the resulting gyroaverage collision kernel is no local in space anymore and that the standard physical properties (i.e., mass balance, entropy inequality) hold true only globally in space and velocity. This is a first step in this direction and it will allow us to handle more realistic collisional mechanisms, like the Fokker–Planck or Fokker–Planck–Landau kernels (Bostan and Caldini-Queiros (submitted for publication) [3]).

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DOI : 10.1016/j.crma.2012.09.019
Mihaï Bostan 1 ; Céline Caldini-Queiros 2

1 Laboratoire dʼanalyse, topologie, probabilités LATP, centre de mathématiques et informatique CMI, UMR CNRS 7353, 39, rue Frédéric-Joliot-Curie, 13453 Marseille cedex 13, France
2 Laboratoire de mathématiques de Besançon, UMR CNRS 6623, université de Franche-Comté, 16, route de Gray, 25030 Besançon cedex, France 
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Mihaï Bostan; Céline Caldini-Queiros. Approximation de rayon de Larmor fini pour les plasmas magnétisés collisionnels. Comptes Rendus. Mathématique, Volume 350 (2012) no. 19-20, pp. 879-884. doi : 10.1016/j.crma.2012.09.019. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mathematique/articles/10.1016/j.crma.2012.09.019/

[1] M. Bostan Transport equations with disparate advection fields. Application to the gyrokinetic models in plasma physics, J. Differential Equations, Volume 249 (2010), pp. 1620-1663

[2] M. Bostan Gyro-kinetic Vlasov equation in three dimensional setting. Second order approximation, SIAM J. Multiscale Model. Simul., Volume 8 (2010), pp. 1923-1957

[3] M. Bostan, C. Caldini-Queiros, Finite Larmor radius approximation for the Fokker–Planck–Landau equation, submitted for publication.

[4] E. Frénod; E. Sonnendrücker Homogenization of the Vlasov equation and of the Vlasov–Poisson system with strong external magnetic field, Asymptotic Anal., Volume 18 (1998), pp. 193-213

[5] E. Frénod; E. Sonnendrücker The finite Larmor radius approximation, SIAM J. Math. Anal., Volume 32 (2001), pp. 1227-1247

Cité par Sources :

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