Cours 1 - Laboratoire de Physique des Plasmas

COURS 1
INTRODUCTION

Deux types de descriptions des plasmas
Lien entre les deux descriptions = moments (centrés)
Description fluide
quelques paramètres macroscopiques : n, u, p, q, …
Description microscopique
fonctions de distribution : fs(v) (distinguer les espèces, e ou i)
dvvfn )(
dvvvfnu )(
 dvvfuvmp )()(/ 2
 dvvfuvmq )()(/ 3
...etc

Signification des premiers moments
n= surface sous la courbe
u= valeur moyenne
Vth = largeur de la courbe autour de sa moyenne (p = nVth2)
q= dissymétrie de la courbe autour de sa moyenne
etc...
f
v
u
NB. Ces définitions très générales sont indépendantes de la collisionnalité. Dans
ce cadre, on ne peut pas utiliser la notion thermodynamique de température
(limitée au collisionnel). Ici, quand on parle de T, c’est juste le paramètre T=p/n

Interaction vent solaire/ champ magnétique terrestre
Au choc, n ↗, p ↗, v↘et tourne, B↗et tourne, etc...
Peut se raconter en termes des seuls moments
Mais est-ce modélisable sans connaître le f(v) qui se cache derrière?

Modèles fluides et cinétiques
L'évolution des fs(v) est régie par une équation connue
(Vlasov si pas de collisions)
si on connaît les fs(v) initiaux complètement, on sait exactement
comment elles évoluent (et les moments aussi, évidemment). Mais
luxe de détails lourd et cher (surtout en 3-D et pour les grandes
échelles)
codes Vlasov, PIC, hybrides, etc...
•En général, connaître l'évolution de n, u, pest suffisant,
mais
Si on connaît n, u, pinitialement, leur évolution ultérieure n'est a priori pas
unique
codes fluides (MHD, bi fluides, etc...) : demandent des hypothèses pas
universelles, ne pas utiliser sans précaution dans un plasma sans collisions