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Reunions de Turbulence


<calendar> name=jclub view=month </calendar>

26/09 Wed 2018, Shaokang Xu
26 Sep 2018
  • Title: "Study of reduced kinetic models for plasma turbulence"
  • Speaker: Shaokang Xu (Thesis Rehearsal)
  • Details:

Turbulence and its self regulation mechanisms govern transport in magnetized confinement devices. Kinetic plasma turbulence in the presence of strong magnetic fields, as is present in these devices, is routinely described using the gyrokinetic formulation. Due to the magnetic gradient in Tokamak, the gyrokinetics can be further simplified to bounce averaged gyrokinetics, which is a 4D system to describe the Trapped Ion Mode (TIM) and Trapped Electron Mode (TEM) turbulence in the toroidal plane of the Tokamak. During this thesis, a logarithmically discretized model (LDM) has been derived and applied to the bounce averaged gyrokinetics system. The resulting model is a cheaper implementation of nonlinear multi-scale physics involving trapped electron modes, trapped ion modes and zonal flows, which can handle anisotropy. The kinetic electron/ion and the fully kinetic system have been studied and compared by this model, which may lead to a further understanding of the adiabaticity, the anisotropy and the TIM/TEM nonlinear interactions, etc.

12/09 Wed 2018, Denis Kuzzay
12 Sep 2018
  • Title: "A local approach to energy transfers in incompressible MHD turbulence"
  • Speaker: Denis Kuzzay
  • Details:
20/06 Wed 2018, Gérard Belmont
20 Jun 2018
  • Title: "Amortissement Landau et "folding" de l'espace des phases"
  • Speaker: Gérard Belmont
  • Details:
 Gérard's Notes

L'amortissement Landau n'est pas dû à un véritable effet dissipatif, mais il n'en mène pas moins, pour un plasma en équilibre stable, à une évolution à sens unique pour toute perturbation initiale raisonnable : une diminution de son amplitude au cours du temps, pour toutes les grandeurs macroscopiques telles que densité ou champ électrique. Pour cette raison, c'est un effet qui intéresse les turbuleurs : ils se disent qu'il pourrait jouer un rôle analogue à une véritable dissipation et permettre de sortir de la zone inertielle pour certaines échelles. Mais l'intuition de ce genre d'effet cinétique n'est pas facile : à quoi reconnait-on que l'effet Landau est à l'oeuvre dans un plasma ? Quand on introduit une perturbation initiale dans un plasma, l'évolution qui s'ensuit présente deux caractéristiques : d'une part l'amortissement en question des grandeurs macroscopiques et d'autre part une caractéristique cinétique : la déformation de la perturbation initiale de f(v) dans l'espace des phases (x, v dans le cas le plus simple), qu'on appelle "folding" ou "filamentation" et qui est essentiellement due au mouvement balistique des particules. Je dirai pourquoi il me paraît dangereux de croire, comme le font actuellement la majorité des spécialistes de la chose, que les deux caractéristiques sont directement liées. Je montrerai pour cela qu'au niveau linéaire(et dans le cas simple de l'onde de Langmuir), le calcul explicite peut être réalisé de façon analytique et que les deux effets sont clairement découplés : l'amortissement est variable (faible pour une vitesse de phase élevée, fort pour une vitesse de phase de l'ordre de la vitesse thermique) alors que le folding n'est pas moins présent dans un cas que dans l'autre. La partie séminaire sera relativement courte et on pourra consacrer un temps plus important à une partie "discussion" puisqu'il s'agit d'un sujet transversal de physique fondamentale des plasmas sur lequel beaucoup d'entre nous, au LPP, peuvent avoir un avis à partager.

06/06 Wed 2018, Roland Grappin
06 Jun 2018
  • Title: "Discussion autour des lois d'échelle des spectres turbulents aux échelles MHD dans le vent solaire, dans les vents rapides et les vents lents"
  • Speaker: Roland Grappin
  • Details:
23/05 Wed 2018, Lecture, Ozgur Gurcan
23 May 2018
  • Title: "Lecture on Envelope Equations"
  • Speaker: Özgür D. Gürcan
  • Details:
 A.C. Newell's lectures

Pattern Formation (Cross and Hohenberg):
25/04 Wed 2018, Meeting with Pat Diamond
25 Apr 2018
  • Title: "Meeting with Pat Diamond"
  • Speaker: Victor Montagud-Camps, Shaokang Xu, Roberto Martorelli, Renaud Lustrat
  • Details:
 Renaud's Talk
11/04 Wed 2018, Sébastien Galtier
11 Apr 2018
  • Title: "\varepsilon"
  • Speaker: Sébastien Galtier
  • Details:

In this presentation, I will talk about \varepsilon in fluid turbulence, its measures and its possible origin. It will be a review of some recent (and very old) experiments. I will also say a word about a new results for MHD which is related to the Onsager's conjecture.

14/03 Wed 2018, Romain Meyrand
14 Mar 2018
  • Title: "Phase-space echos and kinetic density turbulence in the solar wind"
  • Speaker: Romain Meyrand
  • Details:

Two textbook physical processes compete to thermalise turbulent fluctuations in a collisionless plasma: Kolmogorov’s nonlinear “cascade” to small spatial scales, where dissipation occurs, and Landau’s damping, which transfers energy to small scales in velocity space via “phase mixing”, also leading to dissipation and entropy production. By means of drift-kinetic direct numerical simulations and theoretical arguments, I will show that, in a magnetised plasma, another textbook process, the plasma echo, will bring back energy from phase space and on average cancel the effect of phase mixing. The energy cascades essentially as it would in a fluid system and thus Kolmogorov wins a competition with Landau for the free energy in a collisionless turbulent plasma. This reaffirms the universality of Kolmogorov’s picture of turbulence and explains, for example, why broad Kolmogorov-like spectra of density fluctuations are observed in the collisionless plasma of the solar wind.

Update in 2018:
28/02 Wed 2018, Roberto Martorelli
28 Feb 2018
  • Title: "Azimuthal instability in Hall Thruster"
  • Speaker: Roberto Martorelli
  • Details:
14/02 Wed 2018, Ozgur Gurcan, Lecture
14 Feb 2018
  • Title: "Lecture on DIA and EDQNM"
  • Speaker: Ozgur Gurcan
  • Details:
Krommes 2002 Article:
24/01 Wed 2018, Antoine Briard
24 Jan 2018
  • Title: "Spectral modelling for homogeneous turbulence - Two-point closure approach for helicity, unstable stratification and magnetohydrodynamics"
  • Speaker: Antoine Briard (CMLA, ENS Cachan)
  • Details:

Abstract : In this talk, I will present part of my PhD work, regarding a possible approach to model homogeneous anisotropic turbulent flows at large Reynolds numbers. This is crucial to further understand for example the complex dynamics of atmospheric turbulence, in which production mechanisms such as shear and stratification make the global flow highly anisotropic. Indeed, direct numerical simulations and experiments cannot reach (yet) regimes of Reynolds numbers representative of atmospheric turbulence, so that alternative methods are required. Moreover, the use of models has the practical advantage of precisely disentangling the effects coming from distinct mechanisms, and consequently of identifying dominant contributions. I will first give you the main ideas of the modelling in spectral space, which basically consists into two steps: (i) the use of a well-known method first developed in the 70's to close the non-linear terms in the equations, and then (ii) a modelling of anisotropy through spherically-averaged descriptors. Three cases will be addressed : isotropic turbulence with helicity, scalar transport in unstable stratification, and finally, I will expose very recent results about isotropic magnetohydrodynamics.

10/01 Wed 2018, T. S. Hahm
10 Jan 2018
  • Title: "Effects of 3D Magnetic Perturbations on Zonal Flows in Tokamak Plasmas"
  • Speaker: T. S. Hahm
  • Details:
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06/12 Wed 2017, Discussion
06 Dec 2017
  • Title: "Discussion"
  • Speaker: Ozgur Gurcan, Melissa Menu, Victor Montagud-Camps
  • Details:
22/11 Wed 2017, Journal Club
22 Nov 2017
  • Title: "Two-Dimensional Turbulence Generated by Energy Sources at Two Scales" Douglas K. Lilly, J. Atm. Sci. (1989)
  • Speaker: Victor Montagud-Camps
  • Details:;2
08/11 Wed 2017, Discussion
08 Nov 2017
  • Title: "Discussion"
  • Speaker: Ozgur Gurcan
  • Details:
25/10 Wed 2017, Roland Grappin
25 Oct 2017
  • Title: "Les structures turbulentes dans le vent solaire, résultats et paradoxes"
  • Speaker: Roland Grappin
  • Details:
11/10 Wed 2017, Jesse Coburn
11 Oct 2017
  • Title: "Turbulent energy cascade in the solar wind"
  • Speaker: Jesse Coburn, University of Calabria
  • Details:
27/09 Wed 2017, Ludovic Petitdemange
27 Sep 2017
  • Title: "The geodynamo problem"
  • Speaker: Ludovic Petitdemange (LRA-LERMA at ENS)
  • Details:
20/09 Wed 2017, Revival Meeting
20 Sep 2017
  • Title: "Revival Meeting"
  • Speaker: Discussion
  • Details:
10/03 Thu 2016, Ozgur Gurcan
10 Mar 2016
  • Title: "Nested Polyhedra Model of Turbulence"
  • Speaker: Ozgur Gurcan
  • Details:
Update in 2018:
02/03 Wed 2016, Sumire Kobayashi, CNRS Rehearsal
02 Mar 2016
  • Title: "CNRS Rehearsal"
  • Speaker: Sumire Kobayashi
  • Details:
10/08 Thu 2015, Stage Rehearsals
10 Sep 2015
  • Title: "Stage Rehearsals"
  • Speaker: Shaokang Xu and Peter Donnel
  • Details:
17/06 Wed 2015, Roland Grappin
17 Jun 2015
  • Title: "Turbulence and turbulent heating in corona and solar wind"
  • Speaker: Roland Grappin
  • Details:


One of the effect of turbulence is to lead to rapid dissipation of flows even at very large Reynolds. While close to the Earth surface this does not lead to measurable heating, when dealing with atmospheres globally, rarefied upper layers can become very hot if turbulence generated by dense layers can be transported upward (by Alfvén waves, for instance) and dissipated in upper layers. In the case of the Sun, this is one of the mechanism invoked since many years to heat the corona. Since we need a hot corona to obtain the solar wind, this has some importance. The hydrodynamic magic formula for turbulent heating is something like $du^2/dt = - u^3/L$ where $L$ is the scale of the largest eddies. This formula is easily generalized (at first sight) to deal with quasi-incompressible turbulence of Alfvén waves. But… it does not easily work when dealing with inhomogeneous media like the solar atmosphere and wind.

12/06 Fri 2015, Romain Meyrand
12 Jun 2015
  • Title: "Coexistence of weak and strong turbulence in incompressible Hall MHD turbulence"
  • Speaker: Romain Meyrand
  • Details:
Update in 2018:

22/04 Wed 2015, Sébastien Galtier, Lecture
22 Apr 2015
  • Title: "Lecture 3: Incompressible electron & Hall MHDturbulence"
  • Speaker: Sébastien Galtier
  • Details:

15/04 Wed 2015, Sébastien Galtier, Lecture
15 Apr 2015
  • Title: "Lecture 2: Compressible MHD turbulence"
  • Speaker: Sébastien Galtier
  • Details:

08/04 Wed 2015, Sébastien Galtier, Lecture
08 Apr 2015
  • Title: "Lecture 1: Incompressible MHD turbulence"
  • Speaker: Sébastien Galtier
  • Details:

23/03 Mon 2015, meeting with Pat Diamond
23 Mar 2015
  • Title: "Zonal flow saturation and its impact on particle transport"
  • Speaker: Discussion
  • Details:

16/03 Mon 2015, Sumire Kobayashi
16 Mar 2015
  • Title: "Gyrokinetic Simulations of Magnetic Reconnection and Turbulence Spectrum with Zonal Flows"
  • Speaker: Sumire Kobayashi
  • Details:
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02/03 Mon 2015, Organizational Meeting
02 Mar 2015
  • Title: "Organizational Meeting"

1) to discuss what subjects each one of us work on, and to find common collaboration points between different teams. We will hopefully repeat something like this in the future with more people. So don't worry if you miss this one.

2) to decide a schedule and an organization scheme for the activities involving the "axe transversal de la turbulence". We can discuss how to revive the journal club, and decide if we are to organize hands on lectures on common methods (either incorporated into the journal club, or separately).

We can also talk about what is expected of us and how we can actually deliver. No need for preparation this time.

10/10 Fri 2014, Pat Diamond visit
10 Oct 2014
  • Title: "Multiple Speaker Session"
  • Speakers: Sumire Kobayashi, Rameswar Singh and Pat Diamond
  • Details:
28/02 Fri 2014, Vincent Berionni
28 Feb 2014
  • Title: "Etude de l'impact des flux zonaux sur la turbulence plasma, la transition LH et la production d'entropie "
  • Speaker: Vincent Berionni
  • Details: Thesis Rehearsal

"Un des obstacles principaux au succès de la fusion thermonucléaire par confinement magnétique réside dans la présence de turbulence qui cause un transport radial du plasma vers les parois des tokamaks. Pour étudier le mécanisme de réduction de la turbulence par les flux zonaux qui permet d’atteindre un mode de confinement élevé, un modèle en couches dans l’espace de Fourier est utilisé. Basé sur les équations d’Hasegawa-Mima généralisées, il a permis d’étudier finement la dynamique des interactions de type prédateurs/proies entre les flux zonaux et la turbulence d’onde de dérive, soulignant l’importance du rôle de l’amortissement des flux zonaux dans le comportement du système considéré. Une fois étendu, ce modèle est cohérent avec la règle de suppression de la turbulence par le cisaillement ExB, et montre un transfert d’enstrophie turbulente des échelles d’injection vers les échelles de dissipation, qui est analysé comme résultant directement de l’action des flux zonaux. En ajoutant une dimension radiale à ce modèle en couche, un modèle couplé est alors construit pour reproduire la phénoménologie de la transition LH lorsque la source d’énergie est amplifiée. Un comportement similaire aux observations expérimentales est constaté, et le rôle prépondérant des flux zonaux dans le déclenchement de la transition est mis en évidence. Le rôle de la diffusion radiale de la turbulence est aussi discuté, et une interprétation de la transition LH à partir de la production d’entropie est proposée."

25/10 Fri 2013, Roland Grappin
25 Oct 2013
  • Title: "MHD Turbulence"
  • Speaker: Roland Grappin
  • Details:

10/10 Thu 2013, Judith de Patoul
10 Oct 2013
  • Title: "Empirical Mode Decomposition"
  • Speaker: Judith de Patoul
  • Details:

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19/9 Thu 2013, Özgür D. Gürcan
19 Sep 2013
  • Title: "Modelling of mesoscales and nonlocal transport in plasma turbulence "
  • Speaker: Özgür D. Gürcan
  • Details:

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Prestented at the festival de théorie