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Vlasov-Poisson系统Runge-Kutta间断Galerkin格式的守恒性和递推性研究。 (英语) Zbl 1281.82028号

研究了作为无碰撞等离子体模型的Vlasov-Poisson系统的Runge-Kutta间断Galerkin格式。只考虑一维系统,忽略边界条件。重点讨论了两个常见的多项式解族空间。当多项式阶数足够大时,该方案保持了电荷、动量和总能量的守恒,直到近似误差。电场是通过泊松方程的格林函数的经典表示获得的。对多项式族中的一个多项式族进行了严格的数值递推研究,确定了特征值和放大矩阵。结果表明,当近似阶数足够高时,这种新的计算方案在数值上给出了接近经典计算结果的递推时间。
通过计算朗道阻尼、两流不稳定性和动静电电子非线性波的测试实例,说明了该方法的有效性。这篇论文包含了相当长的参考文献列表(58个标题)。

MSC公司:

82天10分 等离子体统计力学
76周05 磁流体力学和电流体力学
82-08 计算方法(统计力学)(MSC2010)
83年第35季度 弗拉索夫方程
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参考文献:

[1] Afeyan,B.,Won,K.,Savchenko,V.,Johnston,T.,Ghizzo,A.,Bertrand,P.:由交叉激光束有质动力驱动的动静电电子非线性(KEEN)波及其相互作用。收录于:2003年国际食品安全联合会会议记录,第213页,2003·Zbl 1187.65096号
[2] Ayuso,B.,Carrillo,J.A.,Shu,C.-W.:一维Vlasov-Poisson系统的间断Galerkin方法。Kinet Relat型号4955-989(2011)·Zbl 1252.65157号
[3] Ayuso,B.,Carrillo,J.A.,Shu,C.-W.:多维Vlasov-Poisson问题的间断Galerkin方法。数学。模型方法应用。科学。22、1250042(45页)(2012年)·Zbl 1258.65084号
[4] Barnes,J.,Hut,P.:一种分层o(n log n)力计算算法。《自然》32446-449(1986)·数字对象标识代码:10.1038/324446a0
[5] Bernstein,I.、Greene,J.M.、Kruskal,M.D.:精确非线性等离子体振荡。物理。修订版108,546-550(1957)·Zbl 0081.44904号 ·doi:10.1103/PhysRev.108.546
[6] Birdsall,C.K.,Langdon,A.B.:通过计算机模拟的等离子体物理。布里斯托尔物理出版研究所(1991)·doi:10.1887/0750301171
[7] Boris,J.,Book,D.:用通量校正输运方法求解连续性方程。J.计算。物理。20, 397-431 (1976) ·Zbl 0325.76037号 ·doi:10.1016/0021-9991(76)90091-7
[8] Cheng,Y.,Gamba,I.M.:无限均匀恒星系统的Vlasov-Poisson方程的数值研究。Commun公司。非线性科学。数字。模拟。17, 2052-2061 (2012) ·Zbl 1243.85008号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2011.10.004
[9] Cheng,C.Z.,Knorr,G.:组态空间中Vlasov方程的积分。J.计算。物理。22(3), 330-351 (1976) ·doi:10.1016/0021-9991(76)90053-X
[10] Cheng,Y.,Gamba,I.M.,Proft,J.:线性Vlasov-Boltzmann输运方程的保正间断Galerkin格式。数学。计算。81(277), 153-190 (2010) ·兹比尔1233.82036
[11] Cockburn,B.,Shu,C.-W.:守恒定律的TVB Runge-Kutta局部投影间断Galerkin有限元方法II:一般框架。数学。计算。52, 411-435 (1989) ·Zbl 0662.65083号
[12] Cockburn,B.,Shu,C.-W.:标量守恒定律的Runge-Kutta局部投影p1-连续Galerkin有限元方法。数学。模型。数字。分析。25, 337-361 (1991) ·Zbl 0732.65094号
[13] Cockburn,B.,Shu,C.-W.:守恒定律V的Runge-Kutta间断Galerkin方法:多维系统。J.计算。物理。141, 199-224 (1998) ·Zbl 0920.65059号 ·doi:10.1006/jcph.1998.5892
[14] Cockburn,B.,Lin,S.Y.,Shu,C.-W.:守恒定律III的TVB Runge-Kutta局部投影间断Galerkin有限元方法:一维系统。J.计算。物理。84, 90-113 (1989) ·Zbl 0677.65093号 ·doi:10.1016/0021-9991(89)90183-6
[15] Cockburn,B.,Hou,S.,Shu,C.-W.:守恒定律的Runge-Kutta局部投影间断Galerkin有限元方法IV:多维情况。数学。计算。54, 545-581 (1990) ·Zbl 0695.65066号
[16] Demeio,L.,Zweifel,P.F.:扰动Vlasov平衡的数值模拟。物理学。流体B 2,1252-1254(1990)·doi:10.1063/1.859265
[17] Evstatiev,E.G.,Shadwick,B.A.:计算机杂志。物理。预印本,即将出版(2012年)·Zbl 1391.76375号
[18] Fijalkow,E.:Vlasov方程的数值解。计算。物理。Commun公司。116, 319-328 (1999) ·兹比尔1019.76035 ·doi:10.1016/S0010-4655(98)00146-5
[19] Filbet,F.,Sonnendrücker,E.,Bertrand,P.:Vlasov方程的保守数值格式。J.计算。物理。172, 166-187 (2001) ·Zbl 0998.65138号
[20] Fried,B.D.,Conte,S.D.:血浆分散功能。伦敦学术出版社(1961)
[21] Glassey,R.T.:动力学理论中的柯西问题。费城工业和应用数学学会(SIAM)(1996年)·Zbl 0858.76001号 ·doi:10.1137/1.9781611971477
[22] Heath,R.E.:应用于等离子体物理的间断Galerkin方法的数值分析。德克萨斯大学奥斯汀分校博士论文(2007年)·Zbl 1019.82022号
[23] Heath,R.E.,Gamba,I.M.,Morrison,P.J.,Michler,C.:Vlasov-Poisson系统的间断Galerkin方法。J.计算。物理。231, 1140-1174 (2012) ·Zbl 1244.82081号 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.09.020
[24] Hockney,R.W.,Eastwood,J.W.:使用粒子的计算机模拟。McGraw-Hill,纽约(1981)·Zbl 0662.76002号
[25] Johnston,T.W.,Tyshetskiy,Y.,Ghizzo,A.,Bertrand,P.:持续亚等离子体频率动态静电电子非线性波。物理。Plasmas 16,042105(2009)·doi:10.1063/1.3094061
[26] Jung,S.、Morrison,P.J.、Swinney,H.L.:关于二维湍流的统计力学。J.流体力学。554, 433-456 (2006) ·Zbl 1096.76022号
[27] Klimas,A.J.:一种克服无碰撞等离子体模型解决方案中速度空间成丝问题的方法。J.计算。物理。68, 202-226 (1987) ·兹比尔0613.76130 ·doi:10.1016/0021-9991(87)90052-0
[28] Klimas,A.J.,Farrell,W.M.:丝状过滤的Vlasov模拟分裂算法。J.计算。物理。110, 150-163 (1994) ·Zbl 0790.76064号
[29] Kraichnan,R.H.,Montgomery,D.:二维湍流。代表程序。物理。43, 548-618 (1980) ·doi:10.1088/0034-4885/43/5/001
[30] Kruskal,M.D.,Oberman,C.:关于静态平衡中等离子体的稳定性。物理。流体1275-280(1958)·兹伯利0098.22802 ·doi:10.1063/1.1705885
[31] Lee,T.D.:关于流体动力学和磁流体动力学场的一些统计特性。问:申请。数学。10, 69-74 (1952) ·Zbl 0047.19601号
[32] Lesaint,P.,Raviart,P.-A.:关于求解中子输运方程的有限元方法。在偏微分方程中有限元的数学方面。摘自:威斯康星大学数学研究中心研讨会论文集,麦迪逊,第89-123页。威斯康星大学麦迪逊分校数学研究中心,学术出版社,纽约(1974)·Zbl 0341.65076号
[33] Montgomery,S.、Cobble,J.A.、Fernndez,J.C.、Focia,R.J.、Johnson,R.P.、Renard-LeGalloudec,N.、Rose,H.A.、Russell,D.A.:最近的三叉戟单热点实验:动力学效应的证据,以及Langmuir衰变不稳定性级联的观察。物理。Plasmas 9,2311-2320(2002)·数字对象标识代码:10.1063/1.1468857
[34] Morrison,P.J.:理想流体的哈密顿描述。修订版Mod。物理。70, 467-521 (1998) ·Zbl 1205.37093号 ·doi:10.1103/RevModPhys.70.467
[35] 莫里森,P.J.:弗拉索夫动力学的哈密顿描述:连续谱的作用角变量。运输。理论统计物理。29, 397-414 (2000) ·Zbl 1019.82022号 ·doi:10.1080/00411450008205881
[36] Morrison,P.J.,Pfirsch,D.:Vlasov-Maxwell平衡的自由能表达式。物理学。修订版40A,3898-3910(1989)
[37] Morrison,P.J.,Pfirsch,D.:Maxwell-Vlasov平衡的自由能。物理学。流体2B1105-1113(1990)
[38] Morrison,P.J.,Pfirsch,D.:介电能与等离子体能量的关系,以及Vlasov方程的哈密顿作用角变量。物理。流体4B,3038-3057(1992)
[39] Moser,J.:平衡附近的周期轨道和Alan Weinstein的一个定理。Commun公司。纯应用程序。数学。29, 727-747 (1976) ·Zbl 0346.34024号 ·doi:10.1002/cpa.3160290613
[40] Nieuwstadt,F.T.M.,Steketee,J.A.:J.M.Burgers的论文选集。多德勒支·克鲁尔(1995)·Zbl 1454.01059号 ·doi:10.1007/978-94-011-0195-0
[41] 邱,J.-M.,舒,C.-W.:保正半拉格朗日间断Galerkin公式:理论分析和在Vlasov-Poisson系统中的应用。J.计算。物理。230(23), 8386-8409 (2011) ·Zbl 1273.65147号 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.07.018
[42] Reed,W.,Hill,T.:中子输运方程的Tiangular网格方法。技术报告,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室(1973年)·Zbl 1233.82036号
[43] Rossmanith,J.,Seal,D.:Vlasov-Poisson方程的保正高阶半拉格朗日间断Galerkin格式。J.计算。物理。230(16), 6203-6232 (2011) ·Zbl 1419.76506号 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.04.018
[44] Shu,C.-W.,Osher,S.:本质上非振荡冲击捕获方案的有效实现。J.计算。物理。77, 439-471 (1988) ·Zbl 0653.65072号 ·doi:10.1016/0021-9991(88)90177-5
[45] Sonnendrücker,E.,Roche,J.,Bertrand,P.,Ghizzo,A.:Vlasov方程数值求解的半拉格朗日方法。J.计算。物理。149(2), 201-220 (1999) ·Zbl 0934.76073号 ·doi:10.1006/jcph.1998.6148
[46] Valentini,F.、O'Neil,T.M.、Dubin,D.H.E.:非线性电子声波的激发。物理。Plasmas 13,052303(2006)·数字对象标识代码:10.1063/1.2198467
[47] Valentini,F.、Perrone,D.、Califano,F.和Pegoraro,F.,Veltri,P.、Morrison,P.J.和O'Neil,T.M.:无阻尼静电等离子体波。物理。Plasmas 19,092103(2012)·doi:10.1063/1.4751440
[48] Xing,Y.,Zhang,X.,Shu,C.-W.:浅水方程的保正高阶平衡间断Galerkin方法。高级水资源。33, 1476-1493 (2010) ·doi:10.1016/j.advwatres.2010.08.005
[49] Zaki,S.,Gardner,L.,Boyd,T.:一维Vlasov等离子体模拟的有限元代码。一、理论。J.计算。物理。79, 184-199 (1988) ·Zbl 0658.76111号 ·doi:10.1016/0021-9991(88)90010-1
[50] Zaki,S.,Gardner,L.,Boyd,T.:一维Vlasov等离子体模拟的有限元代码。二、。应用。J.计算。物理。79, 200-208 (1988) ·Zbl 0658.76112号 ·doi:10.1016/0021-9991(88)90011-3
[51] Zhang,M.,Shu,C.-W.:间断Galerkin方法和谱有限体积方法的分析和比较。计算。流体34,581-592(2005)·兹比尔1138.76391 ·doi:10.1016/j.compfluid.2003.05.006
[52] Zhang,X.,Shu,C.-W.:关于满足标量守恒律高阶格式的极大值原理。J.计算。物理。229, 3091-3120 (2010) ·Zbl 1187.65096号 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.12.030
[53] Zhang,X.,Shu,C.-W.:关于矩形网格上可压缩Euler方程的保正高阶间断Galerkin格式。J.计算。物理。229, 8918-8934 (2010) ·Zbl 1282.76128号 ·doi:10.1016/j.jcp.2010.08.016
[54] Zhang,X.,Shu,C.-W.:保护定律的最大原则满足和积极保持高阶方案:综述和新发展。程序。R.Soc.A 467,2752-2776(2011)·Zbl 1222.65107号 ·doi:10.1098/rspa.2011.0153
[55] Zhang,X.,Shu,C.-W.:带源项的可压缩Euler方程的保正高阶间断Galerkin格式。J.计算。物理。230, 1238-1248 (2011) ·Zbl 1391.76375号 ·doi:10.1016/j.jcp.2010.10.036
[56] Zhang,X.,Xia,Y.,Shu,C.-W.:三角网格上守恒定律的最大原则满足和保正的高阶间断Galerkin格式。科学杂志。计算。50, 29-62 (2012) ·Zbl 1247.65131号
[57] Zhong,X.,Shu,C.-W.:含时波动方程的间断Galerkin方法的数值解。计算。方法应用。机械。200, 2814-2827 (2011) ·Zbl 1230.65108号 ·doi:10.1016/j.cma.2011.05.010
[58] Zhou,T.,Guo,Y.,Shu,C.-W.:朗道阻尼的数值研究。《物理学D》157(4),322-333(2001)·Zbl 0972.82083号 ·doi:10.1016/S0167-2789(01)00289-5
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