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第35卷第3期
Vlasov-Maxwell系统准中性附近的隐式渐近守恒和能量电荷守恒方法

马楚文&史进

Commun公司。计算。物理。,35(2024),第724-760页。

在线发布:2024-04

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  • 摘要

一种隐式、渐进式保护和能量电荷保护(APECC)提出了求解准中性区Vlasov-Maxwell(VM)方程的粒子胞(PIC)方法。电荷守恒是由粒子轨道实现的平均和固定子时间步。进一步分析了子时间步数对截断误差的影响。时间离散化通过以下方式选择Crank-Nicolson方法精确保存离散能量。关键步骤非线性系统的渐近递推迭代是基于电流密度的分解,电流密度是从Vlasov方程导出的麦克斯韦模型。此外,我们还证明了收敛性与拟中性参数无关。大量数值实验表明,该方法可以实现渐近守恒和电荷守恒。

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65M06、78A25、78A35、78-08

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一种隐式、渐进式保护和能量电荷保护(APECC)提出了求解准中性区Vlasov-Maxwell(VM)方程的粒子胞(PIC)方法。电荷守恒是由粒子轨道实现的平均和固定子时间步。进一步分析了子时间步数对截断误差的影响。时间离散化通过以下方式选择Crank-Nicolson方法精确保存离散能量。关键步骤非线性系统的渐近递推迭代是基于电流密度的分解,电流密度是从Vlasov方程导出的麦克斯韦模型。此外,我们还证明了收敛性与拟中性参数无关。大量数值实验表明,该方法可以实现渐近守恒和电荷守恒。

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一种隐式、渐进式保护和能量电荷保护(APECC)提出了求解准中性区Vlasov-Maxwell(VM)方程的粒子胞(PIC)方法。电荷守恒是由粒子轨道实现的平均和固定子时间步。进一步分析了子时间步数对截断误差的影响。时间离散化通过以下方式选择Crank-Nicolson方法精确保存离散能量。关键步骤非线性系统的渐近递推迭代是基于电流密度的分解,电流密度是从Vlasov方程导出的麦克斯韦模型。此外,我们还证明了收敛性与拟中性参数无关。大量数值实验表明,该方法可以实现渐近守恒和电荷守恒。

马楚文和石津。(2024). 准中性附近Vlasov-Maxwell系统的隐式、渐近保留和能量电荷守恒方法。计算物理中的通信.35(3).724-760.doi:10.4208/cicp。OA-2023-0133号文件
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