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Accès ouvert déclaré 2025 preprint

A Gyromoment Approach for Electron Dynamics in Low-Temperature E × B Plasmas of Hall Thrusters

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1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : fr. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

We study the electron dynamics in the acceleration region of a Hall thruster (HT). The strong crossed electric and magnetic fields induce both a fast electron cyclotron gyration around the magnetic field lines and a E × B drift. Starting from a Boltzmann-Poisson system, we perform a dimensional analysis to identify the dominant physical effects within this zone. This yields a non-dimensional kinetic equation tailored to the regime of interest, featuring multiple small parameters and a clear scale separation. The fast cyclotron gyration are filtered out through a Hilbert expansion combined with a gyroaveraging operator, yielding a reduced gyrokinetic model. Then a gyrofluid model is derived using a moment method with an entropy-based closure. Owing to the symmetries introduced by the gyroaveraging process, the number of required moments is reduced, and the closure corresponds to an anisotropic Gaussian requiring only four moments: the density, parallel momentum, and two directional temperatures. A numerical strategy using common tools from the literature is provided to handle the remaining small scales. Numerical experiments exhibit promising results for our applications.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

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Les institutions déclarées

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Les sujets associés

Plasma Diagnostics and ApplicationsGeomagnetism and Paleomagnetism StudiesElectrohydrodynamics and Fluid Dynamics

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