2.2.4.1 Éléments concernant les départs froids
On appelle départ froid une simulation pour laquelle les matériaux sont
initialisés à la température ambiante (
). L'argument le plus souvent
avancé pour justifier de telles simulations par rapport à des simulations pour
lesquelles la température initiale est arbitrairement fixée à quelques
concerne la quantité d'énergie requise pour porter la matière de la température
ambiante à l'état de plasma à quelques .
Cette quantité d'énergie peut s'évaluer simplement: il s'agit de calculer l'énergie
nécessaire pour porter la matière de la température ambiante à la
température de fusion
, puis l'énergie
permettant de mettre
en plasma cette matière (que nous évaluerons comme un simple changement d'état
solide/gaz), et enfin l'énergie nécessaire pour porter ce plasma à la température
initiale de la simulation (on assimilera le plasma à un gaz parfait). Ces
énergies s'écrivent alors:
|
(2.1) |
Dans ces équations,
représente l'enthalpie de
vaporisation,
la capacité thermique spécifique du matériau de densité ,
celle d'un gaz parfait de masse
atomique , et sont les rayons et hauteurs des fils. Si l'on se
réfère à la page , table 2.2 page , on peut dresser la table
3.1.
Tableau:
densité, capacité thermique spécifique, enthalpie de fusion de matériaux
courants ([95] et
[45])
matériau |
densité |
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Cuivre |
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Aluminium |
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Acier Inox |
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Or |
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Tantale |
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Titane |
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Tungstène |
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Dans le cas d'un liner constitué de fils d'aluminium de
de
diamètre et de
de long, on obtient les ordres de grandeur suivants (par
fils):
Ce qui correspond à une énergie de
par fils, soit
pour
l'ensemble de la couronne de fils. Étant donné que les ordres de grandeur des
énergies rencontrées lors de la simulation sont plutôt voisins de la centaine de
, cette énergie de mise en plasma est négligeable.
Le recours à un départ froid peut permettre de mieux traiter les conditions
initiales, en particulier la répartition spatiale de la densité, les profils de
densité et de résistivité ...Mais certaines informations seront de toute façon un
état stable du liner, vers lequel tout autre état (dans la limite du raisonnable !)
converge. Pour de telles grandeurs, il suffit d'observer les profils obtenus lors
d'une simulation et de les ré-injecter comme état initial d'une autre simulation. Le
calcul sera alors plus rapide, car l'état initial correspondra à un état physiquement
acceptable. Pour les grandeurs qui ne sont pas stables pendant un temps suffisamment
long (par exemple le taux d'instabilités), des arguments physiques, des modèles ou
des codes autres peuvent donner une indication sur l'état initial à retenir. De plus,
ces paramètres pourront être ajustés pour faire coïncider simulation et expérience.
L'inconvénient d'un départ froid pour ces codes MHD
sans modèles de
résistivité couvrant tout le domaine étudié est que les points à basse température
risquent de provoquer un comportement aberrant du modèle employé, donc des conditions
physiquement fausses voir absurdes, qui peuvent être instables et diverger. Le code
passe alors beaucoup de temps à tenter de calculer des points qui n'ont plus aucune
réalité, le pas de temps chute ...tout ceci pour essayer d'être un tout petit peu
plus juste quant aux conditions initiales !
Mathias.Bavay_at_ingenieurs-supelec.org - juillet 2002