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ASYMPTOTICS OF THE THREE DIMENSIONAL VLASOV EQUATION IN THE LARGE MAGNETIC FIELD LIMIT

Authors :
Francis Filbet
L. Miguel Rodrigues
Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
ANR-11-LABX-0040,CIMI,Centre International de Mathématiques et d'Informatique (de Toulouse)(2011)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
AGROCAMPUS OUEST
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-PRES Université de Toulouse-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Toulouse-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Source :
Journal de l'École polytechnique — Mathématiques, Journal de l'École polytechnique — Mathématiques, 2020, 7, pp.1009-1067. ⟨10.5802/jep.134⟩, Journal de l'École polytechnique — Mathématiques, École polytechnique, 2020, 7, pp.1009-1067. ⟨10.5802/jep.134⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; We study the asymptotic behavior of solutions to the Vlasov equation in the presence of a strong external magnetic field. In particular we provide a mathematically rigorous derivation of the guiding-center approximation in the general three dimensional setting under the action of large inhomogeneous magnetic fields. First order corrections are computed and justified as well, including electric cross field, magnetic gradient and magnetic curvature drifts. We also treat long time behaviors on two specific examples, the two dimensional case in carte-sian coordinates and a poloidal axi-symmetric geometry, the former for expository purposes. Algebraic manipulations that underlie concrete computations make the most of the linearity of the stiffest part of the system of characteristics instead of relying on any particular variational structure.

Details

Language :
English
ISSN :
24297100 and 2270518X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal de l'École polytechnique — Mathématiques, Journal de l'École polytechnique — Mathématiques, 2020, 7, pp.1009-1067. ⟨10.5802/jep.134⟩, Journal de l'École polytechnique — Mathématiques, École polytechnique, 2020, 7, pp.1009-1067. ⟨10.5802/jep.134⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f8f0af9c7956c5af692748a4b342a8e7
Full Text :
https://doi.org/10.5802/jep.134⟩