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Modélisation des tubes à onde progressive à hélice en
domaine temporel
Anass Aïssi
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Anass Aïssi. Modélisation des tubes à onde progressive à hélice en domaine temporel. Modélisation
et simulation. Université de Provence - Aix-Marseille I, 2008. Français. �tel-00406576�
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1 GHz
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Faisceau d’électrons
Cathode
Structure
Hyperfréquence
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HF
Tube
Hyperfréquence
Accélérateur
de particules
Sortie
HF
Entrée
HF
Entrée
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0
50
100
150
200
250
300
−10
0
10
20
30
40
Distance d’interaction (mm)
Puissance HF (dBm)
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x + dx
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v + dv
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x
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min
v
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x
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Z
x
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v
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Z
v
min
f (x, v).dx.dv.
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i
, v
j
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i
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v
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j
+ ∆v.
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i
, v
j
)
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− ∆x/2
x
i
+ ∆x/2
; = 8 ?; E /v
j
− ∆v/2
v
j
+ ∆v/2
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10
20
30
40
50
45
50
55
60
65
70
75
80
Position (x
min
+i.∆ x)
Vitesse (v
min
+j
×∆
v)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
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+ v.
∂f
∂x
+
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m
E.
∂f
∂v
= 0
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m
; = ? Y = E =:0= ? ; VE
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∂t
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∂f
∂x
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+
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m
.
∂f
∂v
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V ]Y q ; 9= = ? 0E 9E0F9 9 ?; ; 98 B S 0Y =:0F9 ; ` HQHa 9∆t/2
S ? = ? 9= = ? E / 0= ? F9 S 0Y =:0F9 ; ` HQNa 9∆t
S 0Y =:0F9 ; ` HQHa 9∆t/2.
^ ; 9 EF9 ; F9 = 0F9 ; ` HQHa ` HQNa ; = EÔE W; E 0 ; =8 ; ? = EÔE EQ ^ ; 9 09 ; ; ? 9=E =:0F9 ; ` HQHa V =:0F9 ; ` HQNa 0 ; 9 E / =kx
/v
Vv
/qE/m
Q vwxyz {|y}~ xz x }yz x~|x {xyzz x }y| z|xyz yy| } z z xzz ¡ ¢ ¡ £ ¤¥¤¥ ¦ §¨© ¢ ª « ª¨¤ ¦ ¨ ®¯°±¥
LM ÕÖ ±× ¸°º ´ VÙ ¶¸·Ü³± °¸ÛÚ µÜ W±¸¶Õ´±Ü µX ³´ Õ°ºÛÚ ¶ R:0F9 ; ` HQHa ? F9 =: ; // == 9 ²³´ T ¢µ¢¬ TQ_ ; =9Z ; =DF9 B
f (x, v, t + ∆t) = f (x − v.∆t, v, t)
x
v .dt
f(x,v
j
)
j
ÐÑÒÓ HQH S T 8 ? ; = W; ? ;f (x, v)
/ 9 E /dt
= ; F9v = v
j
Q ] = ; Yj F9 / 9 E /∆t
V = W; ? ;f (x, v, t)
=0 :9 = ; Y99v.∆t
= ? ;x
Q ]: ; 9 E / =E = = ; K 8 ?; Q> ; ? V;Îf
0j 9 9 / ? ? V ; 0 ; 9 =:0F9 ; :8 ? ; 9= = = ; 98 /; 9 ? F9 8=9v
j
Bf (x
i
, v
j
, t + ∆t) = f (x
i
− v
j
.∆t, v
j
, t)
P ?; EE = E ; = jY9 HQN = : / Y F9f
; 0j = /; ;(x
i
−v
j
.∆t, v
j
)
V?f
:00 0j F9 /; 9 = /;(x
i
, v
j
)
V = / 9 F9 = /; ;(x
i
− v
j
.∆t, v
j
)
?; /; K 9 ? 9 /; 9 E==YQ ]: /; 9 ?; ; 9 ? / ;< =E F9: ; 00 08= ;// 0 = ¶¬ s¬Q f= d / =99 E0 ; /; 9 0 ; 9 =:0F9 ; :8 ? ; Q ] E0 ; / 98 Ô ? =0 9d ? 0Y ; B LQ = E0 ;EZ=YY F9 : // 9 9 9 ; E / ? 9= /; 9 W 08 ; =9 = W; ? ; < 9 ;
f
Ï HQ = E0 ; K ?; 8 ; 9d F9 : ? K 0 ? Y = F90 E `9R R
f.dx.dv
a = ? ==9= =: / ? Z ? 00 `x
i
, v
j
aQ ·¸·¸¹ º»¼½¾¿ÀÁ ÁÀÂÃÄÅÆÇÈÆÉÇÃÀÉÉÀÁ A ; 9 0 ; 9 =:0F9 ; :8 ? ; ` HQHa E ; 98 = =Z ; Bf (x
i
, v
j
, t + ∆t) = f (x
i
− v
j
.∆t, v
j
, t),
VÙVÙ º ¶Û³Ü °¸ÛÚ µ´ ³X ܱ °¸ÛÚ µ´ m³±¶Ûm LG
.dt
f(x,v
j
)
f(x,v
j
)
x
x
Quelle valeur
prendre ?!
−v
j
ÐÑÒÓ HQN S R ; =9 ; =DF9 =:0F9 ; :8 ? ; : / / Z / = ? < = == F9== = ; F9 = W; ? ;f (x, v)
00 ? 00Q f ? V ; ?; F9 = 8=9f
E0=0 / ; Q = E0 ;EZ=YY 9= ; 9 E / =E 9 /; = ;
f
Q_f
interp
(x, v, t)
9 W; ? ; /; = = W; ? ;f (x
i
, v
j
, t)
V = ; Bf (x
i
, v
j
, t + ∆t) = f
interp
(x
i
− v
j
.∆t, v
j
, t).
T V /; 9v
i
jd0 V = E0 ; EZ=YY = = W; ? ; < 9 ; ?; EE ; = 9 / ? 9= D 9 8v
i
Q] // ;? 0 = ? ; Z=0 ;Îv = v(x)
Ï ; / 9 0 ; 9 =:0F9 ; ; Z=0 9 E ; 98E /; 9 9 / ? 9= V Z /; = E ; 98E ;< 9 K = W; ? ; < 9 ; Q \9 V = E9=9 :=Y ; E F9 0 ?; 9= ? 0 Ý0Z ? / = E0 ; : /; = ; 9=0Q ]Y q ; ÞLHß ; / ; =0f (x
i
, v
j
, t)
/ W; ? ; ? 9 < F9 = ? ;v
V / 0 [ ; 9 = ? ;x
; = / 0 ; ? 0 / = 9 W ? 9Q f= ; ;< 80 9 / ; = W; ? ;f (x
i
, v
j
, t)
EZ / 9=0Ï ? :ZKZ F9 = 0= = W; ? ;f (x
i
, v
j
, t)
; Ý ? 0 9 j= =:0Y ; Qf= ; < 90 ? 0 ? 9d 9 : ; Q \ W V? / ;< =E =: // ;?EZ=YY 8 9 W F9:== 00 ?; k9 /; 9 /; = ` ?;/ a 0ZÝ ? = 8=9 = W; ? ;
f
:9 /; ; =: / ? / ` ?; ==a d / = ? ELg ÕÖ ±× ¸°º ´ VÙ ¶¸·Ü³± °¸ÛÚ µÜ W±¸¶Õ´±Ü µX ³´ Õ°ºÛÚ ¶
Interpolation
v
j
.dt
f(x,v
j
)
f(x,v
j
)
−v .dt
x
x
Points connus au temps t
Points obtenus par interpolation
j
f(x ,v ,t)
j
f(x, v ,t+dt)
ÐÑÒÓ HQM S R E0 ; EZ=YY 9= =: /; = ; /; 9 ?; 9 = W; ? ; < 9 ; Q / ?; E / = / ;/ 00 E /; :9 W; ? ; < 9 ; B S = ?; 8 ; = E BR R
f (x, v, t).dx.dv = cte
V S = /; 80 Bf (x, v, t) ≥ 0
Q \9 V \ ? _ ; Ê ? c Ë ÞLNß ; 09 = E0 ; EZ =YY 9 ? / =9 Y00= ;Îv = v(x, t)
= W; ?F = F (v, t)
Q ] 08 ; =9 ; / E =:0F9 ; m= ; 8 9 ; ; Z=0 V ; EE =8Q f= 9= 9 /; = ; ? 9Z < F9 = 9d ? ;x
v
V ;< :n <; 09= E O9 ?;Ì ? = ? 9= ; Q [ ? [ = < ËÞLMßF9 8: ; 9=E0 ; ?; Z 88 F9 = ; Z / 08 ; = /; 80 = W; ? ; < 9 ;f (x, v, t)
/ 9 Y ; ? == ; / 9 0 W 9 ?; EE9 9d =Y ; E < 0 9 = E0 ; EZ=YYQ ·¸·¸· º»¼½¾¿ÀÁ Í Î¾ÉÁÀÈÏÆ¼Ã¾É ¿À ÐÑÒ A ; 9 0 ; 9 =:0F9 ; :8 ? ; ` HQHa V = E0 ; K ?; 8 ; 9d 9= 9 = = ; Bf (x, v, t + ∆t) = f (x − v.∆t, v, t),
` HQMa E ; 9 9 W; E 0Y=Q \ / ;? 0 = ; V ; E / 9= = F90 E `9R R
f.dx.dv
a V =: ; E9 YVÙVÙ º ¶Û³Ü °¸ÛÚ µ´ ³X ܱ °¸ÛÚ µ´ m³±¶Ûm Li d / = ? E ?; 8 ; Q > 9 / ? ? 00 ? ==9= = ; Y99
∆x
V ;Îx
i
= /; ; 9 ? =i
Ó ? ==9= V = F90 E ?; 9 =i
Ó ? ==9= 9 E /t = n.∆t
BF
i
n
=
x
i
+
∆x
2
Z
x
i
−
∆x
2
f (x, t).dx.
Ô / ? 0j ; V ; ? = ? 9=F
i
n+1
E / 9= =:0Y= = ; =9 ; =DF9 ` HQMa =:0F9 ; :8 ? ; 8 ? = = ; ]= BF
i
n+1
=
x
i
+
∆x
2
Z
x
i
−
∆x
2
f (x, t + ∆t).dx
=
x
i
+
∆x
2
Z
x
i
−
∆x
2
f (x − v∆t, t).dx
=
x
i
+
∆x
2
−v∆t
Z
x
i
−
∆x
2
−v∆t
f (x, t).dx
=
x
i
−
∆x
2
Z
x
i
−
∆x
2
−v∆t
f (x, t).dx +
x
i
+
∆x
2
Z
x
i
−
∆x
2
f (x, t).dx +
x
i
+
∆x
2
−v∆t
Z
x
i
+
∆x
2
f (x, t).dx
=
x
i−1
+
∆x
2
Z
x
i−1
+
∆x
2
−v∆t
f (x, t).dx
|
ÕÖר{z
}
ÓÙÚÛÓi−1
ÓÚi
+F
i
n
−
x
i
+
∆x
2
Z
x
i
+
∆x
2
−v∆t
f (x, t).dx
|
ÕÖר{z
}
ÓÙÚÛÓi
ÓÚi+1
\ ;φ
n
i
=
x
i
+
∆x
2
Z
x
i
+
∆x
2
−v∆t
f (x, t).dx
= 9d E / = ? ==9= Üi
K = ? ==9= Üi + 1
t
t + ∆t
V; ;< j=E BF
i
n+1
= F
i
n
− φ
n
i
+ φ
n
i−1
` HQGaLJ ÕÖ ±× ¸°º ´ VÙ ¶¸·Ü³± °¸ÛÚ µÜ W±¸¶Õ´±Ü µX ³´ Õ°ºÛÚ ¶ ] = ; Yj E / =E F9:9 ? ==9= YY = E F9 8 ; =9 ? V / ? F9:== ? K 8 ; Q > ? E V = ?; 8 ; = E d / = ? E YQ
i +1
v.dt
x
f(x,v)
x
x
x
i
i −1
ÐÑÒÓ HQG S f==9 ; = ?; 8 ; 9d /; 9 9 8v
jd0Q R Y0 / 0 = F90 E F9 :9 ? ==9=i
K = ? ==9=i + 1
/ 9 90dt
Q R 9 ?; K d / = ? = W; ? ;f (x, v, t)
V? ? F9 ; 9 EZ / 9= ; ;? c ; 9 9 ; 9 9 < =9f (x
i
, v
j
)
QA ; 9 ? W Vf (x, v, t)
?; 9 ?; EE W; ? ; /; =f (x
i
, v
j
)
QA ; 9 Z 9 = ?; 8 ; = E = 0 / V = W 9 8== K ? F9 = 0Y=f (x, v, t)
f (x
i
, v
j
)
; 0Y= 9 9 ? ==9= `i, j
a Bv = v
j
⇒
Z
v
j
+
∆v
2
v
j
−
∆v
2
Z
x
i
+
∆x
2
x
i
−
∆x
2
f (x, v, t).dx.dv = f (x
i
, v
j
).∆x.∆v.
\ / =9 8 ; ?; 8 = E V = W; ? ; /; = 8 / ? = E ; ; ; ? 0 = W; ? ; /; =0 V ? :ZKZ F9:== :Z ; 9 / :dE=K ;Î = W; ? ; /; =0 : / Q> / =9 V == 8 / ?? 9 = dE dQR W ? ; ? ?; ; ?; 9 W; ? 0E K = / 08 ; = /; 80 = W; ? ; < 9 ; Q ^ ; 9 ; 98 ; = =09 / =99 E : /; = = W; ? Z ; < 9 ; Q \ Lhhh V \ ? [ O=c ; ½ ÞLGß / ;/; 8Ý 9d E0 ; K ?; 8Z ; 9d /; 9 0 ; 9 =:0F9 ; m= ; 8QC ? ? 9 ?; / V = / ;/; 9 =Y ; E F9:= ; EE Þ´ß àT ¡¢ ;Î = 9= 9 /; = ; =0 / E ; ? 9dQ_9 ? F9 ? ==9= V / ; 9v = v
j
Bf (x, v
j
, t) =
f (x
i+1
, v
j
, t) − f(x
i−1
, v
j
, t)
2∆x
.(x − x
i
) + f (x
i
, v
j
, t).
áâ y xy}x }|y |} x~} ã x }z x ~ äyå x æ} } ~ | | z yz { ~ y y ç ~ èéèê ë |ìxí |y î ï}æ} }yzy z | ~ èVÙVÙ º ¶Û³Ü °¸ÛÚ µ´ ³X ܱ °¸ÛÚ µ´ m³±¶Ûm Lh ] // ;? ?; 8 < = E V E ?; / = F9 ; dEQ\== ;< <; 09= 9 / =E W < =E / 9Z < 0 V E == E 0 W 9 ; ? ;Î = W; ? ; < 9 ; / 9 Ô W; E E ; 9=0Q]= 8 = ; F9 = W ? 9 / 9=0 V F9 = W; ? ; < 9 ; :9= / E ; EQ ^ ; 9 ;< 8 ; = ; = 08= ;// E : ; ? == ; / F9 W; F9 = /; 80 : / =9 / ? 0 V F9 = E : / =9 ?; 80Q A9 HIIL V [ ? [ = < Ë ÞLMß 9= = EÔE E0 ; V / ;/; 9 ? 0EF9:= // == ¬T¢Þ´ß UT¬ ¬ ¡¢Q ] ? 0E 9= 9 /; = ; F9F9 / E ; ? 9dQ _9 ? F9 ? ==9= Ü
i
V = W; ? ; /; = 9 / <; = = W; E Bf (x, v, t) = f (x
i
, v, t)
+
+
i
6∆x
2
2(x − x
i
)(x − x
i−3/2
) + (x − x
i−1/2
)(x − x
i+1/2
)
· (f(x
i+1
, v, t) − f(x
i
, v, t))
+
−
i
6∆x
2
2(x − x
i
)(x − x
i+3/2
) + (x − x
i−1/2
)(x − x
i+1/2
· (f(x
i
, v, t) − f(x
i−1
, v, t))
@ ´ ¢®T ?; / ; 0 ? / ; = ; j 98Z Y= /; 80=8=9 dEY= ;< 9d `0
f
∞
= max [f (x
i
, v
j
, t)]
a = W; ? ; < 9 ; E / 9=0 B+
i
=
min
h
1;
2f (x
i
,v,t)
f (x
i+1
,v,t)−f (x
i
,v,t)
i
si f (x
i+1
, v, t) − f(x
i
, v, t) > 0,
min
h
1;
−2(f
∞
−f (x
i
,v,t))
f (x
i+1
,v,t)−f (x
i
,v,t)
i
si f (x
i+1
, v, t) − f(x
i
, v, t) < 0,
−
i
=
min
h
1;
2(f
∞
−f (x
i
,v,t))
f (x
i
,v,t)−f (x
i−1
,v,t)
i
si f (x
i
, v, t) − f(x
i−1
, v, t) > 0,
min
h
1;
−2f (x
i
,v,t)
f (x
i
,v,t)−f (x
i−1
,v,t)
i
si f (x
i
, v, t) − f(x
i−1
, v, t) < 0.
] E0 ; ?; 8 d ? E = E V / 08 = /; 80 = W; ? ; < 9 ; F9 dE Y= ;< 9dQP == / 08 ? / / = dE = ;? 9dQ ; 9 EÔE V 9 ?; E / W :9 EZ ; 9n ? F9 :8 ? ; ÞLgß V [ Q [ = < \Q _ ; Ê ? c E ; F9 = ? 0E ¬ T¢ Þ´ß UT¬ ¬ ¡¢ = / =9 / 0 ? 9 E==Y Y ; Q f= / ==9 = 9dE 8 :d0 ? 9 ; ; =:9= ; :9 /; = ; / E ; ? 9d F9 / Ô < K = 8 ? ; ; 9 ? = ? 9= / ===Q ^ ; 9 =:9 ; Ì E ? ; ; 9 :8 ; / ; 980 = E0 ; ¡¢ F9 9 0 EQHI ÕÖ ±× ¸°º ´ VÙ ¶¸·Ü³± °¸ÛÚ µÜ W±¸¶Õ´±Ü µX ³´ Õ°ºÛÚ ¶ ·¸·¸ô º»¼½¾¿À õ ö÷øùøú÷ûø öüýüþÿ÷ù øÿ \ HIIH V Q>Q T < CQ ¯QRQm ÞLiß / ;/; 9 ?; E / ; :9 EZ ; 9n E0 ; /; 9 0 ; 9=:0F9 ; :8 ? ; Q« ; 98 =9 ? = = E0 ; Þ´ß àT ¡¢ [ O=c ; ½ ÞLGß F9 = E0 ; ¬ T¢ Þ´ß UT¬ ¬ ¡¢ [ = < Ë ÞLMßQ « D ; 98 9 = E0 ; ¡¢ `AAPa 08= ;// 0 LhJM / A== / ] ; === A9= CQ ;; ½ ÞLJß F9 8== = ; 9 = E9= ; ; ? ;? D ; DEF9Q ] ; EE = W; EF9 T < m V = 0 ; =9 ; =:0F9 ; :8 ? ; : / 9 / ;< =E ; 989 / DF9 9E0F9 `aQP ? : = 0 / ; =:0F9 ; m= ; 8 9d 0F9 ; :8 ? ; F9 =:Q f= ; =9 ?; E / W F9 = E0 ; AAP ; Ý = E==9 ?; EZ / ; E / 0 ? ; / 0 B S == ?; 8 = EÏ S == / 08 ; 9= dE= ;? 9d V / 08 ? W = /; 80
f (x, v, t)
Ï S == / Y ? K =:9= ; :9 /; = ; / E ; ? 9dÏ S /; 9 W; E ; V == /E 8== 9 E==Y 0Y9Z
= V 9 8 ; =8 = E0 ; 00 08= ;// 0 ÞLhßQ ]: ; ? = E0 ; F9 ; 9 8 ; 9Qm ; D ; K / 0 ; W; ? Z ; EQ R: / ? /; ; ? 00 ? ==9= =Y9
∆x
QR ? =i
e
? ==9= /; 9 /; ;x
i
Q^ ; 9 8 ; ; ?x
i+1
= x
i
+ ∆x
Q« ;x
i+1/2
= x
i
+ ∆x/2
= /; ; = W ; =i
e
=i + 1
e
? ==9=Q R F90 E / 9=0 9 < =9f (i, j) = f (x
i
, v
j
, t)
?; = 8=9 E ; D = W; ? ; < 9 ;f (x, v, t)
9 9 ? ==9= Bf (x
i
, v
j
, t) =
1
∆x
Z
x
i
+∆x/2
x
i
−∆x/2
f (x, v
j
, t).dx
A ; 9 0Y =:0F9 ; :8 ? ; ` HQHa /; 9v = v
j
/ 9E /∆t
V = E0 ; AAP < ?; EE = E0 ; A [ ] ÞLMß 9 9 /; Z = ; F9F9 / E ; ? 9d = W; ? ; < 9 ;f (x
i
, v
j
, t)
Q > ? F9 ? ==9= V = W; ? ;f (x
i
, v
j
, t = n.∆t)
V F9 =: ; ;f
i
n
V // ; dE0 / 9 W; ? ; / <; =F9 = W; E Bf (x, v
j
, t) = f
L,i
+ x
r
i
(∆f
i
+ f
6,i
(1 − x
r
i
))
` HQga ;Î B Sx
r
i
=
x−x
i−1/2
∆x
9 8 < = 09 F9 890
K Y9 ? = ? ==9=1
K ; Ï Sf
L,i
=
lim
x→x
i
−∆x/2
f (x, v
j
, t)
= 8=9 =: /; = ; K Y9 ? = ? ==9= Üi
ÏVÙVÙ º ¶Û³Ü °¸ÛÚ µ´ ³X ܱ °¸ÛÚ µ´ m³±¶Ûm HL S
f
R,i
=
lim
x→x
i
+∆x/2
f (x, v
j
, t)
= 8=9 =: /; = ; K ; = ? ==9= Üi
Ï S∆f
i
= f
R,i
− f
L,i
= / E ; D =: / ; = ; 9 = ? ==9= Üi
Ï Sf
6,i
= 6 f
i
n
−
1
2
(f
L,i
+ f
R,i
)
Q ^ ; ; F9:K==E 9d ? ==9= V = / ; < =F9f
R,i
; Ý0f
L,i+1
V? F9 W F9= W; ? ; /; =: / W; ? 0E ?; 9Q ]= 8 / E E9d 98 = 8 ; < 9= = W; ? ; < 9 ; Q A ; 9 0Ef
L,i
f
R,i
V ; 9= = 8=9f
i+1/2
9d W ; ?; EE /; 0 / Q ] 8=9 ?; Y0 98 = ?; E /; E = W; ? ; < 9 ; Q« 0E =f
i+1/2
/ 9 /; = ; F9F9f
i
n
Bf
i+1/2
n
=
1
2
(f
n
i
+ f
i+1
n
) +
1
6
(δ
m
f
i
− δ
m
f
i+1
),
8 ?δ
m
f
i
= min
|f
n
i+1
− f
i−1
n
|
2
, 2|f
n
i
− f
i−1
n
|, 2|f
i
n
− f
i+1
n
|
·
Yf
n
i+1
− f
i−1
n
2
(f
i+1
n
− f
i
n
)(f
i
n
− f
i−1
n
) > 0
Vδ
m
f
i
= 0
; Q P9 8=9f
i+1/2
V; ; ?; 0E = ?; E /; Ef
n
i
/; 98 ; F9==8=9Ý ? 9df
L,i
9df
R,i
Q@ // ; dE ; = 080 ?; Bδ
2
f
i
=
1
3∆x
f
i+1
− f
i
2∆x
−
f
i
− f
i−1
2∆x
8 / E 0 ? = ?; 90 Y ? 9 / E B˜
η
i
= −
δ
2
f
i+1
− δ
2
f
i−1
2∆x
2∆x
3
f
i+1
− f
i−1
δ
2
f
i+1
· δ
2
f
i−1
< 0
|f
i+1
− f
i−1
| > 1% min(|f
i+1
|, |f
j−1
|)
V
0
; Q ] / E˜
η
j
V F9 =: ; 8 ` / F9a < Y ? 9 98 Bη
i
= max {0, min {20(˜
η
i
− 0.005), 1}} ,
8 / E0 ? =E:=f
L,i
f
R,i
= ; = / 0 ? ; 9 ; :9 ?; 90 B˜
f
L,i
= f
(i−1)+1/2
(1 − η
i
) + (f
i−1
+
1
2
δ
m
f
i−1
)η
i
˜
f
R,i
= f
i+1/2
(1 − η
i
) + (f
i+1
−
1
HH ÕÖ ±× ¸°º ´ VÙ ¶¸·Ü³± °¸ÛÚ µÜ W±¸¶Õ´±Ü µX ³´ Õ°ºÛÚ ¶ \9 V
f
L,i
f
R,i
; ; 9E K 9 =E9 / j / 08 = E ; ; ; ? 0 = W; ? ; < 9 ; Bf
L,i
= f
R,i
= f
i
n
( ˜
f
R,i
− f
i
n
)(f
i
n
− ˜
f
L,j
) ≤ 0;
f
L,i
= 3f
i
n
− 2 ˜
f
R,i
( ˜
f
R,i
− ˜
f
L,j
)
f
i
n
−
1
2
( ˜
f
R,i
+ ˜
f
L,i
)
>
( ˜
f
R,i
− ˜
f
L,i
)
2
6
;
f
R,i
= 3f
i
n
− 2 ˜
f
L,i
( ˜
f
R,i
− ˜
f
L,i
)
f
i
n
−
1
2
( ˜
f
R,i
+ ˜
f
L,i
)
< −
( ˜
f
R,i
− ˜
f
L,i
)
2
6
.
P98=9f
L,i
f
R,i
V; ? = ? 9=j= / E∆f
i
f
6,i
/ <; = /; = 9 ? F9 ? ==9=i
V =: ; Y =:d / ; = / <; = =:0F9 ; ` HQga /; 9 ;< = 9d E = ? ==9=i
i + 1
Bφ
n
i
=
x
i
+
∆x
2
Z
x
i
+
∆x
2
−v∆t
f (x, v, t).dx
=
Z
1
1−
v∆t
∆x
f
L,i
+ x
r
i
(∆f
i
+ f
6,i
(1 − x
r
i
)) .dx
r
i
=
(
v∆t f
R,i
−
2∆x
v∆t
∆f
i
− (1 −
2
3
v∆t
∆x
)a
6,i
v ≥ 0
v∆t f
L,i+1
−
2∆x
v∆t
∆f
i+1
+ (1 +
2
3
v∆t
∆x
)a
6,i+1
v < 0
A9 ; ? = ? 9= =0E ; D E ? F9 ? ==9=9E /t + ∆t
9= ` HQGa Bf
i
n+1
= f
i
n
+ (φ
n
i−1
− φ
n
i
).
] ; EE ? F9 / <; = 0j 9 9=E 9 8==∆x
V ; ; 8== K / 0Y =:d / ; ` HQga 9Z=K ? =EQ « 8 ; ? 8== 9 ? < =0 Bv∆t ≤ ∆x
] ; EE∆x
Y00=E jd0 / = 9 ? 9 / = ? E / 0= ? Z ; EY0F9 / 0 V; 0j ?; 0F9 ?∆t
?; EE B∆t =
∆x
v
max
,
;Îv
max
= E ; 9= = 8 EdE= / ?; E / =: / ? / Q m ; =K ; ? = E0 ; AAPQ ] ; EE ; 9 8 ; / 9 = 8 ; V ? E0 ; V ? F9 ? ==9=f (i, j)
:Y F9:8 ? = 9d ? ==9= OZ Q Ô 9 9 E E 9 = 9=: 8 = =0 ==9=VÙVÙ º ¶Û³Ü °¸ÛÚ µ´ ³X ܱ °¸ÛÚ µ´ m³±¶Ûm HN ?; EE :9 E0 ; : /; = ; ` /; =D ; E= V/ 0 [ ; 9 V ? QQQ aQ ]: ; ? 9 E0 ; F9 / Ô < K = 8 ? ; Z ; Q ]:ZKZ F9:9 =9 = ? ==9= 9 / 9 V ; / 9 W ? =E =Y ; 9 ?; = ; 9 < =9
f (i, j)
9 W; Q^9E0F9E V 9 =Y ; 9 9 ?; = ; :9 < =9 9 8 ? 9 V : ;Î = 0 ; = ; YE 8 ? ; £Q A dE / = V/; 9 9 8 ? ; = ? ;x
V; ; 9 = ? ==9=f (x
i=1,2,...,N
x
, v
j
, t)
D9 EÔE 8v = v
j
9 9= ;/ 0 ; V/ 9F9:== 9 < ; 9 = EÔE = ;v
j
∆t
Q \ /; 9 / =9 = ; = 8 ? ; ; V = /; < = ; 9 = < =9f (x
i
, v
j
)
9 9= ;/ 0 ; Q ·¸·¸ ºÃÁÀ ÀÉ ¾ÀÑÏÈÀ À¼ ÀÁÁÆÃ ¿À ÅÆ »¼½¾¿À º ^ ; 9 8 ; E / =0E0 = E0 ; AAP =YY P= < Q P= <V ; = ; E = ?; ? ; ß V 9==E ? ?; EE 0 < B 9 ; E < 9 E ? V 9 Y / F9 H> ; 9 N> 9 E ? V ? QQQ ^ ; 9 8 ; ; ? / ; j0 ? / ? 0 ? =YY /; 9 8 ? ; = ? = ? 9= 9 EdE9EQR9 ? = ? 9= 0 ? /; 9 W 08 ; =9 :9 / E / ; 9 = < =9f (x
i
, v
j
)
F9: LJ ;/ 0 ; Q T j 80j = F9=0 ; ?; V ; 9 8 ; Ý ? 90 9 9 E ; V 9 9 9d E ; Q R / E ?; 0 K = 9 W; ? ;f (x)
Y ; 9 / ; 9 = £ F9 /; 9 / 0 9 W; ? ; < 9 ; B / =99 dE = ;? 9d V F9 / =9dQ R ?; ?; K W 9 < K 9 W; ? ; < 9 /f (x, y)
9 E ; 98E ? ? 9= = / =(x, y)
` [ YQHQ iaQ0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0
2
4
x
f(x)
à t=0
à t=5000∆t
ÐÑÒÓ HQg S 8 ; =9 ; :9 W; ? ; : / GIII / E / Q > = 9d ? ; 9 8 ; ;< 80 V ?; EE ; / 9 = 8 ; 9 = jY9 HQg HQJ V 9 0 W; E ; ? W; ? ; < 9 / V E B S = /; 80 ? E / 080Ï S = 99 dE ? E ? Y0Ï |æ} y zy~{x}~|}x z }xzì}èy{}} } |x }|å } ~y |x | íííèx èxzy |x ~ |æ | æz ~ ~zx }èHM ÕÖ ±× ¸°º ´ VÙ ¶¸·Ü³± °¸ÛÚ µÜ W±¸¶Õ´±Ü µX ³´ Õ°ºÛÚ ¶ S = / E dE / = V =:0Y=
R
f dx
?; 80 K10
−15
/ / GIII / V = E / :d0 ? 9 ; 00≈ 0, 014 s
/ / Ï S = ?; ? V =:0Y=R R
f dxdy
?; 80 K10
−14
/ / MIII / E / Q ] ?? ; E =:9 ? Z E Ì K =:=Y ; E 9 / E ; F9 ; 9 8 ; 9=0 /; 9 ? = = ; ; n ; = 8 ? =Ql F9 F9 = E0Z ; AAP / E :Ý ? 9 ?; ? E ? ? 9 ;/ 0 ; V ?; EE = / E dE / = V 9 E98 ;? ; 9d / 9 E K 09= E ; F9=0Qx
y
ÐÑÒÓHQ i S 8 ; =9 ; :9 W; ? ; : / GIII / E / Q ÐÑÒÓ HQJ S C / 0 ; =:08 ; =9 ; :9 W; ? ; : / MIII / E / `Y9 ? ? a V F9 =:9 ?; EE / MIII / ` ; aQ] W; ? ; 9 < =8E = ; 8 ? = ; n ; =Q ^ ; 9 ?; ? =9 ; ; ? F9 = E0 ; AAP 9 E0 ; E / = V oZ ? ? V / /; 9 0 ; 9 =:0F9 ; m= ; 8 =: / ? /(x, v)
Q Z[ d fabcd ef `ab_hfi R / 0 ; :9 W ? 9 / 9 W; ? ; < 9 ; / E / W ? =E ?; E / =:O ? ; / ? 9= 8 ? 9 < 9Z ; F9= ?; F9 8Q f= 9o jd = 0 E ; Df
= ? ==9= ?; /; K = /; ; :O ? ; 9d 8 :O ? ; Q_ ; 89 O ? / dE / = 9 W ? 9 K = /; ;x = x
min
8 ? 9 < 9 ; Y9 8 ? 0 9v = v
0
V 8 ? 9 0 ? ZD /VÙÙ º ×Ü ³¶¸ ÛÚ ÕÛ Ü ³Û·²¸´ ÚÚ ´ ±Ü ¶´ ¸Ú µÜ W±¸¶Õ´±Ü HG
σ
V; /; K ? F9 / E / /; 9 ? F9 8=9v = v
j=1,2,...,j
max
Bf (i = 1, v
j
, t) = αe
−
1
2
·
“
vj −v0
σ
”
2
` HQ ia ;Îα
9 ?; K jd == ; F9 = ?; 9 /; 0 / ? W ? 9 ; 0Y= 9 ?; 9I
injection
8 ; 9=9 BI
injection
= q
Z
v
max
v
min
vf (x, v, t)dv
= q
j
max
X
j=1
αv
j
e
−
1
2
·
“
vj −v0
σ
”
2
∆v
⇒ α =
I
injection
q.∆v.
j
max
P
j=1
v
j
e
−
1
2
·
“
vj −v0
σ
”
2
Z[ no_hibcd c_hck!bfddf `_ ifbd e_ "`bif`_ R ? E / 0= ? F9 ? Y : / ? / 9 Ô ? = ? 9=0 K ? F9 / E / / ?; E / = /; ; 0= ? ; Q > = 8 V ? ? E / ; =9 ; =:0F9 ; Pd½==Z¯9 B~
∇ · ~
E =
ρ
0
;Îρ
= 0 8 ; =9EF9 0= ? ; V :d / E W; ? ; = W; ? ; < 9 ; / = = ; Bρ(x) =
Z
+∞
−∞
f (x, v)dv.
P / 9F9 ; 9 ? ? ; = / 0 ? = ? 9= V / 9F9 ; W Z ? 9 9E ; = V ; 9 /; 98 ; 9= = ; =DF9 / ; 9 ? = ? 9= ? ? E / Q ^ ; 9 E / 9 ; ; ? =: // ;? 9=0 = ?; @l« V 08= ;// 0 9=0 / = \= ? ; >8 ? /; 9 E9= =: ? ; = «A 9 E ; ÞHIßQ > = ?; @l« V = W ? 9 ? 00 F90 W; E < = V =:0= ? E=0 K9 ? D= ?; 9 ? 9Q« 9= = ; 9d / ; =DF9 ; = ? E / = ; Y9= E ; D : ? ; 9d F9QR ? = ? 9= =:d / ; 9 ? E / / =:d / ; 9 /; = ? 00 / 9 ? Y /; ? 9== K=:09 :9 ? D= ?; 9 ? 9 ` # ÞHL ß ; 9 ÞHHßaÏ / 9 0Y ; 9 ? F9 F9 V 9 08 ; /; 9 ;< Z = ? E / 0= ? F9 V 9E / =j ? ; V; ; 989 // ; dE ; 9 ? E / E ; D F9:d ? 9 F9i
9 9 9 F9j
BE = signe(x
j
− x
i
).
J
1
µ
1
a
r
2
µ
2
1
J
1
(µ
1
)
2
.
2q
i
π
0
r
2
.e
−µ
1
|xj−xi|
a
` HQJaHg ÕÖ ±× ¸°º ´ VÙ ¶¸·Ü³± °¸ÛÚ µÜ W±¸¶Õ´±Ü µX ³´ Õ°ºÛÚ ¶ ;Î B S
q
i
= ? Y 9 F9i
Ï Sx
i
= / ; ; 9 F9i
Ï Sr
= D ; F9Ï Sa
= D ; 9 ? D= ?; 9 ? 9 0F98=Ï SJ
1
(x)
= W; ? ; l= / E / ? : ; LÏ Sµ
1
≈ 2, 405
= / E ? = W; ? ; l=J
0
(x)
Q > ; ? V =: / ? 00 ? 00 ? ==9= = ; Y99∆x
V = /; ; 9 ? ? F9 ? ==9=i
x
i
QA ; 9 E A98 =:d / Z ; ` HQJa ; ? V ; 9 ?; 0 ; F9 = W ? 9 / 00 / 9 E < = F9 ? Y0 D ; 0Y= K ? =99 W ? 9Q] F9 ; / = ? 0 9d ? ? ==9= V 9d /; ;x
i
V =9 ? Y ? == = ? ==9= F9= ?; Q T = ? Y 9 F9i
V?; /; K = ? ==9=i
V Bq
i
= q
e
Z
x
i
+
∆x
2
x
i
−
∆x
2
ρ(x).dx = q
e
Z
x
i
+
∆x
2
x
i
−
∆x
2
Z
+∞
−∞
f (x, v).dv.dx
;Îq
e
= ? Y =:0= ? ; Vf (x, v)
= W; ? ; < 9 ; 9 W ? 9Q\ ?; EE ; 9 8 ; ? 00 =: / ? / ? ==9=(x
i
, v
j
)
V = / 0 ? 0 d / ; E ; 9 = W; E Bq
i
= q
e
.∆x.∆v.
v
max
X
v
j
=v
min
f (x
i
, v
j
).
\9 V?; E 9 ?; @l« V;Î = F9 E98 ?; EE = / ? 9= F9:= / 0 V ; ? = F9 ; =0 K 9 ? ==9= 0 / = ? / Q _9= =9 ? Y ? Y 9 ?; 9 9 E / Q ]= / E YY < 9 ?; 9 / E / = ? = ? 9= =:d / ; ` HQJa V? ; 9 = / 0 / = ? 8 8 < = / 9 Ô / 0 ? = ? 9=0 ;? c0Q \ Ý V ?; EE = / ; ; :9 F9i
x
i
= x
min
+i∆x
V =:d / ; ` HQJa / 9 ÔE / =j0=E98BE
i,j
= q
i
.signe(x
j
− x
i
).
2J
1
µ
1
r
a
2
π
0
r
2
µ
2
1
J
1
(µ
1
)
2
|
{z
}
α
.
e
−µ
1
∆x
a
|
{z
}
β
|j−i|
= q
i
. signe(x
j
− x
i
).α.β
|j−i|
|
{z
}
C
i,j
;Î = ? Yq
i
= ? ==9=F9 ? 0= ? E / =9= / 8 < = = E / VC
i,j
? = ? 9=0 9 9= W; ;? c0QVÙÙ º ×Ü ³¶¸ ÛÚ ÕÛ Ü ³Û·²¸´ ÚÚ ´ ±Ü ¶´ ¸Ú µÜ W±¸¶Õ´±Ü Hi T V K ? F9 / E / = E9= ; V = ? = ? 9= 9 ? E / ? Y : / ? d ? 0 9 9 ? ==9=
j
09 K BE
j
=
X
i
E
i,j
` HQha=
X
i
q
i
C
i,j
.
` HQLIa RK 9 V = ? / ? 0 8 ? ; ; ? = ? 9= / P= < / 98 Ô E K / ; j /; 9 ?? 0=0 = ? = ? 9=Q ^ ; 9 ;< ; ; ? 9 <; // ; dE ; 9 ? E / ? Y : / ? / ; 9 9 EE9E ? = ? 9= K ? F9 / E / Q R jY9 HQh E ; =:Ý = 0 / 9= ; ?; 9= ; E < 9 9 W ? 9 / 9=0Q« / 9 D 8 ; = / F9 :0= ? ; 0 ? = ; 9 =:Ý = 0 / 9=Z ; QR 0= ? ; 90 K =:8 / F9 ; /; 90 8 =:8 V ; ? ?? 0=00Ï = 0= ? ; 90 K=: ; /; 90 8 =: V ; ? W 0Q R ; F9 = 0= ? ; :0= ; Y =9 / F9 : ; Y V = 9 < / =9 / =9 = 0 / 9= ; 9 / F9 V = W; ? 0 / 9= ; j / :0F9= < QR:Ý :0 ? =E E9 KE9 F9 = 0= ? ; /; 90 : // ;? 9 / F9 V? = 9 < / =9 / =9 = 0 / 9= ; / F9 8 ; QR 0 / 9= ; ?; 9= ; E < ; ? /; 9 Ý Y= ;< = : ; E ; Y00 = W ? 9 :0= ? ; Q0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
4.5
5
5.5
x 10
7
Fonction de distribution
Position (m)
Vitesse (m/s)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0
0.5
1
Position (m)
Densité de charge (ua)
ÐÑÒÓ HQh S 8 ; =9 ; :9 W ? 9 / 9=0 ; 9 =:Ý = ? Y : / ? Q E / ? = ? 9= B
≈ 10 s
Q T V = W ? 9:0= ? ; 00 / 00 / 9E ; ==0Y / E = 0 9= 9= E =:O K = QHJ ÕÖ ±× ¸°º ´ VÙ ¶¸·Ü³± °¸ÛÚ µÜ W±¸¶Õ´±Ü µX ³´ Õ°ºÛÚ ¶ f= E K ?; 9 / = ? E ; = W ? 9 8 ? 9 E ; = = 9 ? 9 K ; =Q
%&& {ËÍ't & q{ Íy{ÍÌyx R(Ìy)qst Ê x A ; 9 09 9 9 ? 9 0= ? ; EY0F9 V = 0 ; =9 ; ? 0F9 ; Pd½== E / ;/ = ; 9 /; 9 Ô 8Y0 9 9 ; 9 < 99uQ R E / 0 ? /; 9 E 9 E9= ; ?; E / 9 K ? 9 9 ; E < 0=80 `
≈ 10
6
a Y0 = < 0 E / 9=0 = ; F9 =: ; 09 9 ? 9 0==QA ; 9 ?; ; 9 ? / ; Z < =E V; / 9 ?; 9 9d ? ? 9 0F98=Q [\ *fi b_bai o^_bj`hfdai @ ? ? 9 0F98= 9 ? ? 9 0= ? ; F9 j ? W ?; 90 ?; EZ /; 0= ? ; F9 =0 V F9 / ; 9 = ?; E /; E E /; = :9 9 ? 9 0= ? ; EY0F9 ; 0Q ] 9 < 9 ; /; < = V ? = W; ? ; E ?; E /; 0= ? ; F9 9 < 0 9 = 0F9 ; Pd½==QR:0= <; ; :9 ? ? 9 0F98= /; 9 B LQ =:j ? ; ?; 9 / =Y ; E = 9 ? 9 090Ï HQ = E / = ? E ? ?; 9 / =Y / ?; E /; 0= ? ; F9 =0Q R ? E / 0= ? F9 ; E / = ? 0 / ?; 9 V = ?; 9 ? Z 9 0= ? F9 / 9 9 ? ? 0 8 ? 9 0 ? V = ?; 9 / =Y EY0F9 / W; E9Q \ 0= =: / ? / Z = ? E / V? // ;? 98 / E 09 0 ; E0E = ; E < Y0 = < 0 /; 9 0 ? 9 9 ? 9 0= ? ; EY0F9Q > = ; E 9 < D / W 0F9 ? V = ? ? 9 0F98= ; 00 9=0 /; 9 = / E W; LhGI / UQCQA ? ÞGßQ > ; ; 9Z 8Y V A ? E ; 0= = 9 ? 9 K 0= ? / 9 j0 ? ? 9 R] E 0 ` [ YQNQLaQ ]: 9 E ; = ?; 9EE 9=0 /; 9 = / ;/ Y ; : ; 9 =Y < j=Q vâ } x z } y xz~ yz ~ æyzy æ} }yzy {zx}}yz w y +~ ã , ò -ç y ~ ð x~ x z è
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