Etude théorique et numérique des instabilités Rayleigh-Taylor en plasmas magnétisés

par Andréi͏̈ Ivanov

Thèse de doctorat en Physique. Fluides, plasmas et décharges électriques

Sous la direction de Jean-Max Buzzi.

Soutenue en 2001

à Palaiseau, Ecole polytechnique .


  • Résumé

    La thèse est consacrée aux instabilités de type Rayleigh-Taylor. L'instabilité Rayleigh-Taylor (IRT) joue un rôle important dans l'évolution des plasmas magnétisés dans les expériences de la compression des plasmas (surtout avec des dispositifs comme les Z-pinches), aussi bien que dans les étoiles et dans les fluides classiques. Dans ce travail on étudie aussi bien le cas général de l'instabilité Rayleigh-Taylor " classique " que les cas plus spécifiques des instabilités de type Rayleigh-Taylor dans les plasmas magnétisés, dans les implosions des coquilles à fils etc. On a étudié l'influence de la diffusion Hall du champ magnétique sur le taux de croissance de l'instabilité. On a obtenu des solutions auto-similaires pour l'élargissement du profil initial et pour l'onde de pénétration du champ magnétique. Puis, on a étudié l'évolution postérieure du champ magnétique et on a montré la possibilité d'existence de l'onde de raréfaction forte pour les cas avec et sans collisions. Le phénomène de suppression de 1'IRT par des oscillations forcées de la frontière entre deux fluides a été étudié. On considère le cas général de l'instabilité, c'est-à-dire deux fluides incompressibles visqueux dans le champ de gravitation. On obtient l'expression précise analytique du taux de croissance et on analyse l'influence des paramètres de " pompage " du système sur l'instabilité. Les résultats expérimentaux sont bien meilleurs dans le cas d'une implosion de fils fins multiples situés sur un cylindre (schéma des coquilles à fils) que dans le cas du schéma ordinaire du " liner ". On a examiné un problème modélisant la stabilisation de 1'IRT dans ce cas due aux modulations régulières de la surface de séparation entre le plasma et le champ magnétique. On a montré que le couplage des modes de l'instabilité dans la présence du champ magnétique peut effectivement réduire le taux de croissance.

  • Titre traduit

    Theoretical and numerical studies of Rayleigh-Taylor instabilities in magnetised plasmas


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Informations

  • Détails : 1 vol. (140 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 85 réf.

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