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RésumésNicolas Besse: "Adaptive multiresolution semi-Lagrangian discontinuous Galerkin methods for the Vlasov equation" In this talk, we present an adaptive numerical schemes for the Vlasov equation by combining discontinuous Galerkin discretization, wavelet-multiresolution analysis and semi-Lagrangian time integration. Both multi-wavelets and discontinuous Galerkin rely on a local polynomial basis. The schemes are tested and validated using Vlasov–Poisson equations for plasma physics and astrophysics.file Jacques Blum: "Algorithmes de contrôle optimal pour l'identification de l'équilibre du plasma et pour l'optimisation de scénarios dans un Tokamak" Les méthodes du contrôle optimal des systèmes régis par des e.d.p.seront utilisées pour résoudre des problèmes d’identification et d’optimisation de décharges plasma dans un Tokamak.On traitera successivement: 1) l’identification de la frontière du plasma à partir des mesures magnétiques: on exposera deux méthodes, l’une basée sur la minimisation de la fonctionnelle de Kohn-Vogelius, l’autre sur la décomposition du flux en harmoniques toroïdales et l’on montrera comment ces techniques ont été appliquées à divers tokamaks (WEST, TCV, AUG, ITER) 2) l’identification de la densité de courant du plasma et de la configuration d’équilibre du flux poloidal: on présentera des techniques de contrôle optimal avec régularisation de Tikhonov pour identifier le profil de courant à l’intérieur du plasma et sa frontière libre, en utilisant les mesures magnétiques, interférométriques et polarimétriques. On comparera la qualité de l’identification en fonction des diagnostics utilisés. 3) l’optimisation de scenarios pour réaliser une évolution donnée de la frontière du plasma, passant d’une configuration limiter à une configuration avec un point-X. On appliquera les techniques du contrôle optimal, celles de la régularisation ainsi que la méthode d’optimisation séquentielle quadratique SQP pour calculer les tensions optimales à appliquer aux circuits du système de champ poloidal. On montrera des applications à ITER. 4) utilisant les techniques développées ci-dessus, on montrera comment on peut contrôler l’équilibre du plasma dans des Tokamaks (WEST, TCV,..) en appliquant à la fois un contrôle en boucle ouverte et un contrôle feedback en vue de la stabilisation du déplacement vertical (VDE).file
Frédérique Charles: "From particle methods to hybrid semi-Lagrangian schemes for Vlasov-Poisson" Georges-Henri Cottet: "Semi-Lagrangian particles for Vlasov-Poisson, or how to compute 6D astrophysics on a laptop" Since the early 80s particle methods for plasma physics and incompressible flows have followed parallel avenues, except for questions related to their numerical analysis. Implementation issues were seen from rather different viewpoints. Giorgio Giorgiani: "A high-order non-aligned approach for plasma transport simulations in tokamaks"
The scale separation introduced by the magnetic field in tokamak plasmas produces different dynamics in the parallel and perpendicular directions.The resulting governing equation are strongly anisotropic, requiring specifically designed numerical schemes. The classic solution consists in aligning the computational mesh with the magnetic field lines: however, this technique is often non-satisfactory. We propose in this work a novel approach based on a hybrid discontinuous Galerkin scheme on non-aligned unstructured meshes. The cross field numerical diffusion is reduced employing high-order interpolations. Some tests in 2D are presented on tokamak geometries and realistic physical parameters.file
Virginie Grandgirard: "Gyrokinetic simulations of magnetic fusion plasmas: numerical challenges" In magnetic fusion devices, the power gain strongly increases with the energy confinement time. As a matter of fact, the quality of the plasma energy confinement largely determines the size and therefore the cost of a fusion reactor. This confinement time turns out to be mainly governed by the plasma turbulence. Understanding its origin and properties in view of its possible control is one of the critical issues in fusion science. The inhomogeneities in density, temperature, and magnetic field place the plasma naturally out of thermodynamical equilibrium, and tend to excite several micro-instabilities over a wide spectral range. These plasmas exhibit a low collisionality so that conventional fluid models are questionable and kinetic descriptions are more appropriate. In such first-principle descriptions of plasmas, the six dimensional evolution equation for the distribution function "Vlasov or Fokker-Planck equations" is solved for each species, coupled to the self-consistent equations for the electromagnetic elds, namely Maxwell's equations. Fortunately, as far as turbulent fluctuations are concerned, they develop at much lower typical frequencies than the high frequency cyclotron motion. Therefore, this 6D problem can be reduced to a 5D, known as the gyrokinetic model [1]. But even with this dimensional reduction solving 5D gyrokinetic equations for each specie reveals extremely challenging.
References [1] A.J. Brizard and T.S. Hahm, Foundations of nonlinear gyrokinetic theory, Rev. Mod. Phys. (2007) 2.
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