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本杰明·斯图尔德万特。;路易斯·查科恩

消除回转运动粒子-细胞模拟中的有限网格不稳定性。 （英语） Zbl 07540363号

J.计算。物理学。 464，文章ID 111330，21 p.（2022）.
小结：众所周知，有限网格（混叠）不稳定性严重限制了用于模型的动量守恒粒子-细胞（PIC）方法，包括电荷分离效应，因为需要德拜长度的分辨率。另一方面，回转动力学模型通常强制执行准中性，从而从分析上消除德拜长度。然而，最近将动量守恒PIC应用于回旋动力学模型的研究表明，对于任意空间分辨率，这种不稳定性在某些物理参数范围内存在。在本文中，我们表明，利用连续性方程的同位置离散化，对离散方程进行简单的重新计算，可以消除这种不稳定性。我们对原始方案和重新制定的方案进行了数值色散分析，包括有限平均平行速度和有限β的影响。我们证明，对于任何空间分辨率下的静止等离子体和电子平均平行速度小于电子热速度（通常由感兴趣等离子体中的双极性来保证）的等离子体，重新计算的方案在数值上是稳定的。这种重新表述对于具有复杂网格的代码可能特别有用，因为在复杂网格中，高阶形状函数或节能方案很难实现。这里的分析也可能有助于解释先前考虑的消除粒子不稳定性的方法的成功之处，例如分裂-加权方案。

引用于1文件

MSC公司：

30年XX月 复变量的函数
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关键词：

粒内细胞;回旋动力学;数值分析
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\textit{B.J.Sturdevant}和\textit{L.Chacón}，J.Compute。物理学。464，文章ID 111330，21 p.（2022；Zbl 07540363）
全文： 内政部

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