Studio matematico e numerico dei processi di prima ionizzazione dell'idrogeno atomico in uno spazio delle fasi esteso

A kinetic description of the ionization process of a rarefied monatomic gas contained in a reflective domain is constructed by using an additive variable in the phase-space. Two PDEs systems for the macroscopic description are derived; we obtained a two species non-homogeneous Vlasov-Poisson system for the electrons and cations distributions and a linear advection problem with energy deposition coefficient for the neutral species. Existence results for the Vlasov-Poisson system in 1D have been shown as well as total mass and total charge conservation, continuity equations for the charge density and the neutrals-electrons and neutrals-cations fluids. In the last part, a particle computational method for simulating this system has been presented together with the numerical results of a test in 2D.

E' stata costruita una descrizione cinetica del processo di ionizzazione di un gas monoatomico rarefatto contenuto in un dominio riflettente, usando una variabile aggiuntiva nello spazio delle fasi. Sono stati derivati due sistemi di EDP per la descrizione macroscopica; abbiamo ottenuto un sistema di Vlasov-Poisson non omogeneo a doppia specie per le distribuzioni di elettroni e cationi e un problema di avvezione lineare con un coefficiente di trasferimento di energia per la specie neutrale. Sono stati mostrati risultati di esistenza per il sistema di Vlasov-Poisson in 1D, la conservazione della massa totale e della carica totale, equazioni di continuità per la densità di carica e i fluidi di particelle neutre e elettroni e di particelle neutre e cationi. Nell'ultima parte, è stato presentato un metodo computazionale particellare per simulare il sistema, assieme a risultati numerici di un test in 2D.