Thèse: Modélisation numérique et théorique de la turbulence d'ondes dans les plasmas partiellement magn

Sujet de thèse :
La propulsion électrique par satellite est une technologie qui fonctionne avec des plasmas à basse température. Certaines technologies de propulseurs, comme les propulseurs à effet Hall, utilisent un plasma partiellement magnétisé à basse pression, caractérisé par des électrons magnétisés, tandis que le rayon de Larmor des ions reste supérieur à la longueur typique du système. Dans ces conditions de basse pression, le plasma peut abriter différentes instabilités électrostatiques [1], comme les instabilités de dérive de gradient, hybrides basses fréquences, de dérive cyclotronique électronique, à deux flux modifiés, etc. Ces instabilités peuvent conduire à une turbulence d'ondes, qui modifie les propriétés macroscopiques de la décharge (par exemple, le courant électrique, la densité du plasma, etc.). Pour cette raison, une meilleure compréhension de la turbulence d'ondes est fondamentale pour la caractérisation des plasmas E×B.

Cette thèse vise à étudier, sur le plan théorique et numérique, la turbulence d'ondes dans les plasmas partiellement magnétisés pour la propulsion électrique. Elle développera de nouveaux modèles réduits d’équations capables de capturer les principaux modes observés dans ces plasmas, qui seront implémentés dans un code numérique. Par ailleurs, le problème de fermeture sera étudié afin d’analyser les flux de transport résultant de cette turbulence.

Refs.

[1] F. Petronio, T. Charoy, A. Alvarez Laguna, A. Bourdon, and P. Chabert, ‘Two-dimensional effects on electrostatic instabilities in Hall thrusters. I. Insights from particle-in-cell simulations and two-point power spectral density reconstruction techniques’, Phys. Plasmas, vol. 30, no. 1, p. 012103, Jan. 2023, doi: 10.1063/5.0119253.
[2] F. Petronio, A. Alvarez Laguna, A. Bourdon, and P. Chabert, ‘Study of the breathing mode development in Hall thrusters using hybrid simulations’, J. Appl. Phys., vol. 135, no. 7, p. 073301, Feb. 2024, doi: 10.1063/5.0188859.
[3] T. Charoy, T. Lafleur, A. A. Laguna, A. Bourdon, and P. Chabert, ‘The interaction between ion transit-time and electron drift instabilities and their effect on anomalous electron transport in Hall thrusters’, Plasma Sources Sci. Technol., vol. 30, no. 6, p. 065017, Jun. 2021, doi: 10.1088/1361-6595/ac02b3.
[4] T. Charoy et al., ‘2D axial-azimuthal particle-in-cell benchmark for low-temperature partially magnetized plasmas’, Plasma Sources Sci. Technol., vol. 28, no. 10, p. 105010, Oct. 2019, doi: 10.1088/1361-6595/ab46c5.
[5] F. Petronio, T. Charoy, A. Alvarez Laguna, A. Bourdon, and P. Chabert, ‘Two-dimensional effects on electrostatic instabilities in Hall thrusters. II. Comparison of particle-in-cell simulation results with linear theory dispersion relations’, Phys. Plasmas, vol. 30, no. 1, p. 012104, Jan. 2023, doi: 10.1063/5.0119255.

Contexte :
Notre société dépend de plus en plus du fonctionnement des satellites. Ceux-ci jouent un rôle
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