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Dissertations / Theses on the topic 'Plasma turbulence theory'

Author: Grafiati

Published: 4 June 2021

Last updated: 1 February 2022

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1

Cerri, Silvio Sergio [Verfasser]. "Plasma turbulence in the dissipation range - theory and simulations / Silvio Sergio Cerri." Ulm : Universität Ulm. Fakultät für Naturwissenschaften, 2016. http://d-nb.info/108198595X/34.

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2

Zhou, Ye. "Renormalization group theory technique and subgrid scale closure for fluid and plasma turbulence." W&M ScholarWorks, 1987. https://scholarworks.wm.edu/etd/1539623774.

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Abstract:

Renormalization group theory is applied to incompressible three-dimension Navier-Stokes turbulence so as to eliminate unresolvable small scales. The renormalized Navier-Stokes equation includes a triple nonlinearity with the eddy viscosity exhibiting a mild cusp behavior, in qualitative agreement with the test-field model results of Kraichnan. For the cusp behavior to arise, not only is the triple nonlinearity necessary but the effects of pressure must be incorporated in the triple term.;Renormalization group theory is also applied to a model Alfven wave turbulence equation. In particular, the effect of small unresolvable subgrid scales on the large scales is computed. It is found that the removal of the subgrid scales leads to a renormalized response function. (i) This response function can be calculated analytically via the difference renormalization group technique. Strong absorption can occur around the Alfven frequency for sharply peaked subgrid frequency spectra. (ii) With the {dollar}\epsilon{dollar} - expansion renormalization group approach, the Lorenzian wavenumber spectrum of Chen and Mahajan can be recovered for finite {dollar}\epsilon{dollar}, but the nonlinear coupling constant still remains small, fully justifying the neglect of higher order nonlinearities introduced by the renormalization group procedure.

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3

Rivas, David Roy. "Theory and simulation of electrostatic wave turbulence in the space shuttle-induced plasma environment." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1993. http://hdl.handle.net/1721.1/49593.

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4

Meyrand, Romain. "Turbulence à hautes fréquences dans le vent solaire : Modèle magnétohydrodynamique Hall et expériences numériques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00878745.

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Abstract:

La turbulence tridimensionnelle se caractérise par sa capacité à transférer de l'énergie des grandes vers les petites échelles où elle est finalement dissipée. Lorsqu'elle se produit dans un plasma non-collisionnel comme le vent solaire, une modélisation cinétique semble a priori nécessaire. Toutefois, la complexité d'une telle approche limite les développements théoriques et condamne les expériences numériques à se restreindre à des nombres de Reynolds peu élevés. Dans quelles mesures un modèle mono-fluide comme la MHD Hall permet-il de rendre compte des phénomènes observés dans le vent solaire aux échelles sub-ioniques ? C'est la problématique à laquelle s'est attaquée cette thèse. L'idée directrice de ce travail est de tirer profit de la relative simplicité des modèles fluides et de la puissance algorithmique des méthodes pseudo-spectrales pour aborder la turbulence du vent solaire par des simulations numériques directes tridimensionnelles massivement parallèles à grands nombres de Reynolds. Ces simulations numériques ont permis de mettre en évidence l'existence d'une brisure spontanée de symétrie chirale en turbulence MHD Hall incompressible, ainsi que l'existence d'un nouveau régime appelé ion MHD (IMHD). Un modèle phénoménologique a été proposé pour rendre compte de ces résultats et de nouvelles prédictions ont été faites, puis confirmées numériquement. Enfin, l'étude de l'effet d'un fort champ magnétique uniforme sur la dynamique turbulente a permis de confirmer pour la première fois une ancienne conjecture. L'inertie des électrons a ensuite été prise en compte toujours dans un modèle fluide. Par une approche hydrodynamique classique, une loi universelle a été obtenue pour les fonctions de structure d'ordre trois. L'ensemble de ces résultats est qualitativement en accord avec les mesures in situ du vent solaire et remet en cause le paradigme selon lequel les raidissements successifs du spectre des fluctuations magnétiques sont provoqués nécessairement par des phénomènes d'origine cinétique. De manière plus générale, cette thèse soulève des questions fondamentales sur les processus non-collisionnels de dissipation dans les plasmas turbulents.

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5

Meunier, Claude. "Quelques problèmes non-linéaires en hydrodynamique et en physique des plasmas : théorèmes de moyennisation et théorèmes adiabatiques." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066126.

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Abstract:

Etude de l'intermittence, un type de transition vers la turbulence rencontre en convection et dans la réaction de Belousov-Zhabotinsky. La mesure invariante dépend continument du paramètre de bifurcation. Etude d'un modèle de couplage résonnant d'ondes de dérivé dans une limite de dissipation forte par des méthodes perturbatives et l'utilisation du théorème de la variété stable. Etude de la génération périodique de solitons dans l'équation de Schrödinger cubique avec source. Travail de synthèse sur les méthodes de moyennisation et les théorèmes adiabatiques.

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6

Lalescu, Cristian. "Test particle transport in turbulent magnetohydrodynamic structures." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2011. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209908.

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Abstract:

Turbulent phenomena are found in both natural (e.g. the Earth's oceans, the Sun's corona) and artificial (e.g. flows through pipes, the plasma in a tokamak device) settings; evidence suggests that turbulence is usually the normal behaviour in most cases. Turbulence has been studied extensively for more than a century, but a complete and consistent theoretical description of it has not yet been proposed. It is in this context that the motion of particles under the influence of turbulent fields is studied in this work, with direct numerical simulations. The thesis is structured in three main parts. The first part describes the tools that are used. Methods of integrating particle trajectories are presented, together with a discussion of the properties that these methods should have. The simulation of magnetohydrodynamic (MHD) turbulence is discussed, while also introducing fundamental concepts of fluid turbulence. Particle trajectory integration requires information that is not readily available from simulations of turbulent flows, so the interpolation methods needed to adapt the fluid simulation results are constructed as well. The second part is dedicated to the study of two MHD problems. Simulations of Kolmogorov flow in incompressible MHD are presented and discussed, and also simulations of the dynamo effect in compressible MHD. These two scenarios are chosen because large scale structures are formed spontaneously by the turbulent flow, and there is an interest in studying particle transport in the presence of structures. Studies of particle transport are discussed in the third part. The properties of the overall approach are first analyzed in detail, for stationary predefined fields. Focus is placed on the qualitative properties of the different methods presented. Charged article transport in frozen turbulent fields is then studied. Results concerning transport of particles in fully developed, time-evolving, turbulent fields are presented in the final chapter.

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Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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7

Morel, Pierre. "Le modèle « water bag » appliqué aux équations cinétiques des plasmas de Tokamak." Thesis, Nancy 1, 2008. http://www.theses.fr/2008NAN10153/document.

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Abstract:

Ce travail a porté sur l'étude des instabilités de gradient de température ioniques (ITG) en géométrie cylindrique, le champ magnétique étant supposé constant et dirigé selon l'axe du cylindre. Une fonction de distribution discrète en forme de marche d'escalier est utilisée pour décrire la direction de vitesse parallèle au champ magnétique. L'équation de Vlasov se résume à un système de type multi fluides couplés par l'équation de quasi neutralité. Chaque fluide est décrit par un système fermé d'équations (continuité, Euler et fermeture adiabatique), caractéristiques d'un fluide incompressible, d'où la dénomination de sac d'eau ou "water bag". Le recours à cette description water bag est particulièrement intéressant dans le cas de problèmes à une seule dimension en vitesse. Ainsi, dans le cas des plasmas fortement magnétisés, un modèle water bag peut se combiner avantageusement aux modèles dits girocinétiques. Les paramètres associés a la représentation water bag ont pu être identifiés et reliés aux grandeurs macroscopiques par le biais d'une méthode originale d'équivalence au sens des moments. L'analyse water bag des ITG a permis de valider le modèle et les méthodes choisies. Ce travail a également permis de montrer que le concept de water bag peut sans problème prendre en compte des effets variés comme ceux liés a l'introduction d?un rayon de Larmor fini, tout comme à la description d'un plasma composé de plusieurs espèces d'ions
A drift-kinetic model in cylindrical geometry has been used to study Ion Temperature Gradients (ITG). The cylindrical plasma is considered as a limit case of a stretched torus. The magnetic field is assumed uniform and constant; it is directed along the axis of the column. A discrete distribution function f taking the form of a multi-step like function is used in place of the continuous distribution function along the parallel velocity direction. With respect to the properties of the Heaviside?s distribution, the Vlasov equation is reduced to a system of fluids coupled by the electromagnetic fields. This model is well suited mainly for problems involving a phase space with one velocity component. In the case of magnetized plasmas it gives an alternative way to study turbulence thanks to the gyro-average whose allows reducing the 3D velocity space into a 1D space. Parameters introduced by the water bag formalism have been linked to physical quantities by an original method of moment-sense equivalence. In the linear approximation, the water bag study of the ITG instability allows an interesting comparison with some well-known analytical results. The water-bag concept is not affected by taking into account Finite Larmor Radius effects. It well describes the case of multi-species plasma

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8

Coceal, Omduth. "Conformal field theory and turbulent systems." Thesis, Queen Mary, University of London, 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.243367.

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9

Zhang, Wenda. "Contribution to the theory of drift wave turbulence in magnetically confined plasmas." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1988. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/213334.

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10

Vanden, Eijnden Eric. "Contribution to the statistical theory of turbulence application to anomalous transport in plasmas." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1997. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212166.

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11

Banerjee, Supratik. "Compressible turbulence in space and astrophysical plasmas : Analytical approach and in-situ data analysis for the solar wind." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112206/document.

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Abstract:

Ma thèse a pour but de comprendre le rôle de la compressibilité dans la turbulence aux basses fréquences dans les plasmas spatiaux (le vent solaire, les plasmas magnétosphériques etc.) et astrophysiques (nuage moléculaire interstellaire, le cœur d'une étoile etc.). Trois nouvelles relations exactes ont été déduites dans le cadre de la turbulence compressible dans un fluide isotherme et polytrope et dans un plasma MHD isotherme afin de comprendre différentes propriétés universelles de la turbulence compressible. De plausibles phénoménologies ont été proposées aussi en vue d'une compréhension de différentes lois de spectre obtenues grâce aux simulations numériques de la turbulence compressible. Une distinction qualitative entre la turbulence sous-sonique et supersonique est ainsi décrite.Une analyse utilisant des données d'observation des sondes spatiales THEMIS est également réalisée dans le but d'expliquer l'effet de la compressibilité dans la turbulence du vent solaire rapide. Une amélioration remarquable par rapport a "incompressible scaling" est observée avec la nouvelle "compressible scaling". Le flux d'énergie correspondant ainsi trouve est estime suffisant pour expliquer le chauffage anormal du vent solaire rapide
My thesis work is principally dedicated in understanding the role of compressibility in lowfrequency turbulence of space plasmas (the solar wind, magnetospheric plasma etc.) and astrophysical plasmas (interstellar molecular cloud, the core of a star etc.). Three new exact relations have been derived analytically in the framework of isothermal and polytropic hydrodynamic turbulence and also for an isothermal MHD plasma. By using these relations, various universal scalingproperties of compressible turbulence have been investigated. In addition, plausible phenomenologieshave been proposed in order to theoretically reproduce different power laws for energy power spectra which had been obtained in previous numerical simulations of compressible turbulence. A semi-qualitativedistinction between sub-sonic and supersonic regime of turbulence is hence concluded. In the second part, an analysis using THEMIS spacecraft data is also performed in a view to explainingthe effect of the compressibility in the turbulence of the fast solar wind. A remarkable smooth scalingin comparison with incompressible law is obtained for several intervals of fast solar wind. The corresponding turbulent energy flux is also found to be sufficient to explain the anomalous heating of fast solar wind

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12

Imadera, Kenji. "Kinetic Analysis based on Lie Perturbation Theory for Relativistic Electron Beam and Global Turbulent Plasma Transport." Kyoto University, 2010. http://hdl.handle.net/2433/123350.

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Tresset, Guillaume. "Caractérisation, Modélisation et Contrôle des Scénarios Avancés dans le Tokamak Européen JET." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001803.

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Abstract:

Les scénarios avancés, développés depuis moins d'une dizaine d'année avec la découverte des barrières internes de transport et la maîtrise du profil de courant, insufflent un nouvel élan au tokamak en direction d'un futur réacteur à fusion thermonucléaire contrôlée. Le Joint European Torus (JET) installé au Royaume-Uni, est actuellement le dispositif expérimental le plus performant au monde en terme de puissance fusion. Il a permis d'acquérir une riche expertise sur ces régimes à confinement amélioré. La réduction du transport turbulent, désormais indissociable de l'optimisation de la forme du profil de courant - obtenue par exemple avec l'onde hybride ou le courant autogénéré de bootstrap, peut être caractérisée simplement à l'aide d'un critère qui donne accès à la plupart des informations utiles concernant les barrières . Ses deux principaux domaines d'utilisation sont l'analyse des bases de données et les applications temps réel. Les modèles de transport dits de courbe en « S » exhibent des propriétés intéressantes que conforte l'expérience, tandis que les dépendances non-linéaires et multivariables de la diffusivité thermique du plasma peuvent être approchées grâce à un réseau de neurones, suggérant un nouveau moyen d'investigation et de modélisation du transport. Enfin, les toutes premières démonstrations expérimentales de contrôle en temps réel des barrières internes de transport et du profil de courant ont été réalisées sur JET, ouvrant la voie à des systèmes d'asservissement sophistiqués.

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Tamer, Maher el. "Theorie et mise en evidence experimentale des champs magnetiques axiaux auto-generes dans les plasmas denses crees par interactions laser de puissance-matiere." Toulouse 3, 1986. http://www.theses.fr/1986TOU30110.

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Abstract:

Etude theorique, principe et techniques experimentales utilisees : analyse faraday de la lumiere laser retro diffusee, utilisation de l'effet zeeman sur la lumiere emise par les plasmas. Les resultats experimentaux presentes sont en accord avec la theorie. Consequences dues a la generation de champs magnetiques axiaux dans les plasmas, et en particulier la conduction thermique

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Sampsell, Matthew Brian. "Beam emission spectroscopy on the Alcator C-Mod Tokamak." Thesis, 2004. http://hdl.handle.net/2152/1403.

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16

Sampsell, Matthew Brian Bravenec Ronald V. Gentle Kenneth W. "Beam emission spectroscopy on the Alcator C-Mod Tokamak." 2004. http://repositories.lib.utexas.edu/bitstream/handle/2152/1403/sampselld77810.pdf.

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17

Perez, Jean Carlos. "Theory and simulation of sheared flows and drift waves in the large plasma device and the helimak." Thesis, 2006. http://hdl.handle.net/2152/2609.

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