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Résultats

Je me suis dans le cadre de ce projet intéressé à deux grands sujets : l’adaptation des méthodes LES aux codes gyrocinétiques d’une part, et d’autre part les bilans et transferts d’énergie libre dérivés des équations gyrocinétiques. Ce second volet s’est imposé comme préalable indispensable à la réalisation de simulations gyrocinétiques filtrées (GyroLES).

En effet, les méthodes LES ont été développées à partir de la cascade d’énergie cinétique observée en turbulence fluide tridimensionnelle. Les méthodes GyroLES nécessitaient donc pour se développer de savoir si une cascade d’énergie vers les petites échelles avait bien lieu, associée à l’énergie libre qui est dans le cadre gyrocinétique l’équivalent de l’énergie cinétique pour les équations de Navier-Stokes ou de l’énergie totale en Magnéto-HydroDynamique [1].

Pour la première fois, nous avons analysé les transferts d’énergie libre entre échelles au cours d’une simulation gyrocinétique [2], qui nous ont permis de mettre en évidence l’existence de transferts directs et fortement localisés. J’ai dès lors pu proposer un premier modèle GyroLES, qui a démontré la validité et l’intérêt de l’approche GyroLES [3].

Enfin, après avoir caractérisé plus en détail le bilan d’énergie libre au cours d’une simulation gyrocinétique [4], j’ai pu finir de jeter les bases des méthodes GyroLES, en proposant l’adaptation de la méthode dite de "procédure dynamique", qui permet de calculer les paramètres libres du modèle GyroLES au cours même d’une simulation [5]. Une dernière contribution en cours de rédaction traitera des effets de cisaillement magnétique, au moyen à la fois de simulations GyroLES et de simulations hautement résolues pour mieux caractériser les zones identifiées comme intéressantes.

Références :

[1] morel_QLES_2009 {PDF} "Extension of LES approaches to conductive fluids and plasmas", P. Morel, D. Carati, F. Merz, T. Görler, F. Jenko, Quality and Reliability of Large Eddy Simulations II, M. V. Salvetti, B. Geurts, J. Meyers, and P. Sagaut (Eds.), ERCOFTAC Series 16 (2011). http://www.springerlink.com/content/t4x6088270w6j5xv/

[2] PDF "Free Energy Cascade in Gyrokinetic Turbulence", A. Bañòn Navarro, P. Morel, M. Albrecht Marc, D. Carati, F. Merz, T. Görler, F. Jenko, Phys. Rev. Lett. 106, 055001 (2011). http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.106.055001

[3] morel_PoP_2011bis {PDF} "Gyrokinetic Large Eddy Simulations", P. Morel, A. Bañòn Navarro, M. Albrecht-Marc, D. Carati, F. Merz, T. Görler, F. Jenko, Phys. Plasmas 18, 072301 (2011). http://link.aip.org/link/doi/10.1063/1.3601053

[4] PDF "Free Energy Balance in Gyrokinetic Turbulence", A. Bañòn Navarro, P. Morel, M. Albrecht Marc, D. Carati, F. Merz, T. Görler, F. Jenko, Phys. Plasmas 18, 092303 (2011). http://link.aip.org/link/doi/10.1063/1.3632077

[5] PDF "Dynamic Procedure for Filtered Gyrokinetic Simulations", P. Morel, A. Bañòn Navarro, M. Albrecht-Marc, D. Carati, F. Merz, T. Görler, F. Jenko, Phys. Plasmas 19, 012311 (2012). http://link.aip.org/link/doi/10.1063/1.3677366

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