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Codes hybrides

1. Caractéristiques numériques :

Tous les champs et flots sont des vecteurs a 3 composantes invariantes suivant une dimension spatiale. (2D pour la position, 3D pour les champs et les flots)

Solveur de Maxwell : Schéma de Harned (1982) sur grille alternée (l’usage de deux grilles décalées permet le centrage des schémas spatiaux permettant d’effectuer facilement des calculs de différences finies d’ordre 2)

- Faraday : Evolution temporelle de B
- Ampère statique : calcul du courant total
- Ohm (convection, hall, pression electronique, inertie electronique) : calcul de E
- l’inertie electronique est calculée par une méthode classique (Shay et al 98, Cassak 2006, Lipatov 2002) et introduit une équation supplémentaire, elliptique, résolue par méthode multigrille.

Heckle permet d’introduire deux espèces différentes d’ions dont la densité et les courants sont calculés sur une grille via une méthode PIC bilinéaire. Les macro-particules sont poussées via l’algorithme de Boris (non relativiste).

Une équation de fermeture isotherme ou adiabatique est disponible pour le fluide électronique.

Les conditions limites sont soit périodiques, soit réfléchissantes. Des conditions ouvertes sont en cours d’implémentation (Klimas et al 2008).

2. Caractéristiques techniques :

Code écrit en langage C ANSI.
Parallélisé MPI pour les particules.

3. Utilisation scientifique.

Ce type de codes permet d’étudier tous les phénomènes des plasmas non collisionnels aux échelles ioniques où les électrons peuvent être traités comme un fluide neutralisant. Au sein du LPP son utilisation est dédiée principalement à l’étude des mécanismes cinétiques magnétosphériques. On peut en particulier citer quelques exemples tels que la compression de la magnétopause de Mercure, la diffusion anormale de particules à la magnétopause terrestre, l’instabilité Kelvin-Helmoltz sur les flancs de la magnétosphère ou encore la reconnexion magnétique. Heckle est également utilisé pour une étude portant sur le confinement des rayons cosmiques dans le milieu interstellaire.


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