Dissertação

Hermite Closures for Numerical Simulations of Kinetic Turbulence in Strongly Magnetized Plasmas EVALUATED

Quando se está na presença de um plasma pouco colisional, não se pode descrever o plasma como um fluído condutor (teoria MHD) e outra descrição é necessária: a descrição cinética. Em certos casos, é possível reduzir o tamanho e complexidade do formalismo cinético e encontrar modelos cinéticos reduzidos. Nesta tese de mestrado usa-se um modelo cinético reduzido que é válido quando se está na presença de plasmas fortemente magnetizados e com um beta pequeno, sendo este o rácio das pressões do plasma e magnética e é da ordem do rácio das massas do electrão e ião. A utilização de beta pequeno e da forte magnetização do plasma como parâmetros de expansão assimptótica permite a simplificação da descrição cinética geral (6D) para um modelo reduzido com apenas quatro dimensões. A equação cinética pode ser representada através de polinómios de Hermite, transformando-a num sistema acoplado de equações do tipo fluído, sendo mais simples de resolver numericamente. Contudo, a formulação de Hermite introduz uma dificuldade: a equação para o momento de ordem M depende do momento de ordem M+1, originando um problema de truncatura das equações. Nesta tese de mestrado testam-se diferentes tipos de truncaturas possíveis (polinomiais, linear e não linear). Comparam-se também dois operadores de dissipação, o operador colisional de Lénard-Bernstein e o operador de hiper-colisões, de onde se conclui que com o segundo existe uma convergência mais acentuada, fazendo com que a dinâmica do sistema se capture com um reduzido número de momentos.
Plasmas fortemente magnetizados, plasmas com beta pequeno, turbulência, métodos numéricos e analíticos, truncaturas de Hermite, Kinetic Reduced Electron Heating Model

Novembro 4, 2013, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Nuno Filipe Gomes Loureiro

Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN)

Investigador Auxiliar