On Steady-state Preserving Spectral Methods for Homogeneous Boltzmann Equations

In this note, we present a general way to construct spectral methods for the collision operator of the Boltzmann equation which preserves exactly the Maxwellian steady-state of the system. We show that the resulting method is able to approximate with spectral accuracy the solution uniformly in time. Résumé. Dans cette note, nous présentons une construction générale de méthodes spectrales pour l’opérateur de collision de l’équation de Boltzmann permettant de préserver exactement les états stationnaires Maxwellien de ce type d’équations. Cette nouvelle approche est basée sur une décomposition de type “micro-macro” de la solution de l’équation, tout en restant très proche d’une méthode spectrale plus classique. Nous montrons que les méthodes obtenues sont capables d’approcher avec une précision spectrale, uniformément en temps, la solution de l’équation considérée, et nous présentons leur efficacité dans un test numérique.