×

Euler-Maxwell模型在准中性极限下的数值近似。 (英语) Zbl 1244.82009年

针对单流体等离子体模型的欧拉-麦克斯韦(EM)系统,提出并分析了一种渐近保持(AP)方案。首先,离子应该是不动的,并形成固定的中和背景。然后将模型扩展到双流体模型,其中离子和电子都是可移动的。该分析涉及AP特性的证明,并且当D趋于零时,其线性稳定性与缩放的德拜参数(D)无关。数值模拟包括在Riemann问题(激波的形成)和等离子体断路开关装置的单流体和双流体配置中,AP方案与经典方案之间的比较。数值收敛性研究表明,经典格式和AP格式都收敛于具有解析时空描述的EM解。
在时间和空间离散化欠分辨率的情况下,AP格式与准中性电磁系统一致。所提出的空间离散化允许与高斯方程完全一致。

MSC公司:

82B10型 量子平衡统计力学(通用)
76瓦05 磁流体力学和电流体力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 阿索斯,F。;德贡,P。;Heintzé,E。;拉维亚特,P.A。;Segré,J.,《关于求解三维麦克斯韦方程的有限元方法》,J.Compute。物理。,109, 222-237 (1993) ·Zbl 0795.65087号
[2] Belaouar,R。;北卡罗来纳州克鲁塞尔斯。;德贡,P。;Sonnendrücker,E.,拟中性极限下渐近稳定的半拉格朗日格式,J.Sci。计算。,41, 341-365 (2009) ·Zbl 1203.65217号
[3] 本努恩,M。;勒莫,M。;Mieussens,L.,保持可压缩Navier-Stokes渐近性的Boltzmann方程的一致稳定数值格式,J.Compute。物理。,227, 3781-3803 (2008) ·Zbl 1317.76058号
[4] Brackbill,J.U。;Forslund,D.W.,二维电磁等离子体模拟的一种隐式方法,J.Comput。物理。,46, 271-308 (1982) ·Zbl 0489.76127号
[5] 布埃特,C。;Cordier,S.,《流体动力学辐射传输模型的渐近保持方案》,数值。数学。,108, 199-221 (2007) ·Zbl 1127.76032号
[6] 布埃特,C。;科迪尔,S。;Lucquin-Desreux,B。;Mancini,S.,Lorentz模型的扩散极限:渐近保持方案,ESAIM:M2AN,36631-655(2002)·Zbl 1062.82050号
[7] 布埃特,C。;Despres,B.,辐射流体力学的渐近保持和正格式,J.Compute。物理。,215, 717-740 (2006) ·Zbl 1090.76046号
[8] 卡里略,J-A。;Goudon,T。;Lafitte,P.,《流体和颗粒流动的模拟:起泡和流动状态的渐近保持方案》,J.Compute。物理。,227, 7929-7951 (2008) ·Zbl 1141.76050号
[9] Chen,F.F.,《等离子体物理和受控聚变导论》,第1卷(1974年),阻燃出版社
[10] 科恩,B.I。;兰登,A.B。;弗里德曼,A.,等离子体模拟的隐式时间积分,J.Compute。物理。,46, 15-38 (1982) ·Zbl 0495.76105号
[11] 科尔拉博士。;多尔,M.R。;Wake,D.D.,等离子体流体方程数值解的保守有限差分方法,J.Compute。物理。,149, 168-193 (1999) ·Zbl 0930.76053号
[12] 克里斯佩尔,P。;德贡,P。;Vignal,M.-H.,载流等离子体的准中性流体模型,J.Compute。物理。,205, 408-438 (2005) ·Zbl 1087.82022号
[13] 克里斯佩尔,P。;德贡德,P。;Vignal,M.-H.,拟中性极限下两流体Euler-Poisson模型的渐近保持格式,J.Compute。物理。,223, 208-234 (2007) ·兹比尔1163.76062
[14] P.Degond,等离子体流体模型的渐近保护方案,收录于:CEMRACS’10的进展,提交出版<arXiv:1104.1869>;P.Degond,等离子体流体模型的渐近保护方案,收录于:CEMRACS’10的进展,提交出版<arXiv:1104.1869>
[15] P.Degond,H.Liu,D.Savelief,M.-H.Vignal,拟中性极限下Euler-Poisson-Boltzmann模型的数值近似,科学杂志。计算。,出版时,doi:10.1007/s10915-011-9495-1;P.Degond,H.Liu,D.Savelief,M.-H.Vignal,拟中性极限下Euler-Poisson-Boltzmann模型的数值近似,科学杂志。计算。,出版中,doi:10.1007/s10915-011-9495-1·Zbl 1395.76047号
[16] 德贡,P。;Deluzet,F。;洛津斯基,A。;Narski,J。;Negulescu,C.,高度各向异性扩散方程的基于对偶性的渐近保留方法,Commun。数学。科学。,10, 1-31 (2012) ·Zbl 1272.65090号
[17] 德贡,P。;Deluzet,F。;纳沃雷特,L。;Sun,A.-B。;Vignal,M.-H.,准中性附近Vlasov-Poisson系统的渐近保守恒粒子胞内方法,J.Compute。物理。,229, 5630-5652 (2010) ·Zbl 1346.82034号
[18] 德贡,P。;Deluzet,F。;Negulescu,C.,强各向异性问题的渐近保留格式,SIAM多尺度模型。模拟。,8, 645-666 (2010) ·Zbl 1190.35216号
[19] 德贡,P。;Deluzet,F.等人。;Sangam,A。;Vignal,M.-H.,强磁场中欧拉方程的渐近保持格式,J.Compute。物理。,228, 3540-3558 (2009) ·Zbl 1396.76067号
[20] 德贡,P。;刘,J.-G。;Vignal,M.-H.,拟中性极限下Euler-Poisson系统渐近保持格式的分析,SIAM J.Numer。分析。,46, 1298-1322 (2008) ·兹比尔1173.82032
[21] 德贡,P。;帕尔扎尼,C。;Vignal,M.-H.,等离子体膨胀的一维模型,数学。计算。型号。,38, 1093-1099 (2003) ·Zbl 1047.76127号
[22] 德贡,P。;帕尔扎尼,C。;Vignal,M-H.,《真空中的等离子体膨胀:准中性破裂建模》,SIAM多尺度模型。模拟。,2, 158-178 (2003) ·Zbl 1068.82021号
[23] 德贡,P。;佩拉德,P-F。;Russo,G。;Villedieu,P.,双曲系统的多项式迎风格式,C.R.Acad。科学。巴黎Ser。一、 328479-483(1999)·Zbl 0933.65101号
[24] 德贡,P。;Tang,M.,等熵欧拉方程低马赫数极限的全速度格式,Commun。计算。物理。,10, 1-31 (2011) ·Zbl 1364.76129号
[25] Deluzet,F.,等离子体断路开关的数学建模,计算机。物理学。社区。,152, 34-54 (2002) ·Zbl 1196.82119号
[26] DiPeso,G。;Hewett,D.W。;Simonson,G.F.,流线型达尔文模型对准中性等离子体的扩展,J.Compute。物理。,111, 237-247 (1994) ·Zbl 0798.76100号
[27] Fabre,S.,Euler Poisson方程的稳定性分析,计算机J。物理。,101, 445-451 (1992) ·Zbl 0758.65077号
[28] 费尔贝特,F。;Jin,S.,动力学方程及相关刚性源问题的一类渐近保持格式,J.Compute。物理。,229, 7625-7648 (2010) ·Zbl 1202.82066号
[29] 富兰克林,R.N。;Ockendon,J.R.,主动低压放电中等离子体和鞘层的渐近匹配,等离子体物理学杂志。,4, 3521-3528 (1970)
[30] Godlewski,E。;Raviart,P-A.,双曲守恒律系统的数值逼近(1996),施普林格·Zbl 1063.65080号
[31] Gordeev,A.V。;Kingsep,A.S。;Rudakov,L.I.,电子磁流体力学,物理学。众议员,243215-315(1994)
[32] 高斯,L。;Toscani,G.,辐射传输和Rosseland近似的渐近保护和良好平衡方案,数值。数学。,98, 223-250 (2004) ·Zbl 1120.65343号
[33] Ha,S.Y。;Slemrod,M.,《等离子体离子鞘的全球存在及其动力学》,Commun。数学。物理。,238, 149-186 (2003) ·Zbl 1055.35085号
[34] Hewett,D.W。;Langdon,A.B.,《电磁直接隐式等离子体模拟》,J.Compute。物理。,72, 121-155 (1987) ·Zbl 0636.76126号
[35] Hewett,D.W。;Nielson,C.W.,多维准中性等离子体模拟模型,J.Compute。物理。,29, 219-236 (1978) ·Zbl 0388.76108号
[36] 霍夫,D。;Smoller,J.,标量守恒定律Glimm差分近似的误差界,Trans。美国数学。《社会学杂志》,289,611-642(1985)·Zbl 0579.65096号
[37] Jin,S.,一些多尺度动力学方程的有效渐近预存(AP)格式,SIAM J.Sci。计算。,21, 441-454 (1999) ·Zbl 0947.8208号
[38] 乔伊斯·G。;兰佩,M。;Slinker,S.P。;Manheimer,W.M.,《准中性等离子体的静电粒子模拟技术》,J.Compute。物理。,138, 540-562 (1997) ·Zbl 0911.76060号
[39] Klar,A.,低马赫数极限下动力学方程的渐近保持数值格式,SIAM J.Numer。分析。,36, 1507-1527 (1999) ·Zbl 0939.76065号
[40] Krall,N.A。;Trivelpiece,A.W.,《等离子体物理学原理》(1986),旧金山出版社
[41] Kuznetsov,N.N.,计算一阶拟线性方程弱解的一些近似方法的精度,苏联计算。数学。数学。物理。,16, 105-119 (1976) ·Zbl 0381.35015号
[42] 兰登,A.B。;科恩,B.I。;弗里德曼,A.,等离子体的直接隐式大时间步长粒子模拟,J.Compute。物理。,51, 107-138 (1983) ·Zbl 0572.76123号
[43] 勒莫,M。;Mieussens,L.,基于扩散极限线性动力学方程微宏公式的新渐近保持方案,SIAM J.Sci。计算。,31, 334-368 (2008) ·Zbl 1187.82110号
[44] Leveque,R.J.,《双曲问题的有限体积法》,(剑桥应用数学教材(2002),剑桥大学出版社)·Zbl 1138.65066号
[45] Lucier,B.J.,《Glimm、Godunov和LeVeque方法的误差界》,SIAM J.Numer。分析。,22, 1074-1081 (1985) ·Zbl 0584.65059号
[46] Lyster,P.M。;Leboeuf,J.-N.,《低频等离子体不稳定性的流体离子和粒子电子模型》,J.Compute。物理。,102, 180-193 (1992) ·Zbl 0775.76118号
[47] Mankofsky,A。;苏丹共和国。;Denavit,J.,《背景等离子体中离子束的混合模拟》,J.Compute。物理。,70, 89-116 (1987) ·Zbl 0621.76128号
[48] Mason,R.J.,碰撞等离子体的隐式矩PIC-混合模拟,J.Compute。物理。,51, 84-501 (1983) ·兹比尔0572.76124
[49] Mason,R.J.,《二维隐式等离子体模拟的电磁场算法》,J.Compute。物理。,71, 429-473 (1987) ·Zbl 0679.76117号
[50] 麦克拉伦,R.G。;Lowrie,B.,《斜率限制对双曲守恒律渐近保护数值方法的影响》,J.Compute。物理。,227, 9711-9726 (2008) ·Zbl 1154.65077号
[51] Rambo,P.W.,准中性混合模拟中的有限网格不稳定性,J.Compute。物理。,118, 152-158 (1995) ·Zbl 0824.76056号
[52] Rusanov,V.V.,《非定常激波与障碍物相互作用的计算》,J.Compute。数学。物理学。苏联,1267-279(1961)
[53] 海伊德,M。;Klar,A.,《非定常流动模拟的渐近保护方案》,计算。流体,35872-878(2006)·Zbl 1177.76245号
[54] 施耐德,R。;Munz,C-D.,《用显式迎风格式近似双流体等离子体流》,国际J·数值。型号。,8, 399-416 (2005)
[55] Shumlak,美国。;Loverich,J.,双流体等离子体模型的近似黎曼解算器,J.Compute。物理。,187, 620-638 (2003) ·Zbl 1061.76526号
[56] Slemrod,M.,《阴影与等离子体鞘层过渡层》,J.非线性科学。,11, 397-414 (2001) ·Zbl 1001.76125号
[57] Slemrod,M.,《射频驱动等离子体鞘层:渐近与分析》,SIAM J.Appl。数学。,63, 1737-1763 (2003) ·Zbl 1037.76072号
[58] 斯莱姆罗德,M。;Sternberg,N.,Euler-Poisson系统的准中性极限,J.非线性科学。,11, 193-209 (2001) ·Zbl 0997.34033号
[59] 斯特恩伯格,N。;Godyak,V.A.,求解对称驱动射频放电中电极护套的数学模型,J.Compute。物理。,111, 347-353 (1994) ·Zbl 0796.76096号
[60] Vignal,M-H.,Euler-Poisson系统拟中性极限下渐近保持格式的边界层问题,SIAM J.Appl。数学。,70, 1761-1787 (2010) ·Zbl 1213.35040号
[61] 华莱士,J.M。;Brackbill,J.U。;Forslund,D.W.,圆柱坐标系下的隐式矩电磁等离子体模拟,J.Compute。物理。,63, 434-457 (1986) ·Zbl 0587.76203号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。