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锐利的

swMATH标识: 41743
软件作者: Mohamad Shalaby、Avery E.Broderick、Philip Chang、Christoph Pfrommer、Astrid Lamberts、Ewald Puchwein
说明: 夏普:一种空间上高阶,相对论性的粒子。粒子在细胞(PIC)程序中的数值加热目前无法对冷的相对论性等离子体进行长时间的精确模拟,严重限制了其在天体物理环境中的应用。我们提出了一个高阶精确的一维相对论PIC算法,它精确地守恒了电荷和动量。我们利用高阶插值函数所隐含的光滑性来实现空间高阶精确算法(高达五阶)。我们针对几个测试问题验证了我们的算法——稳态等离子体的热稳定性,线性等离子体波的稳定性,以及相对论和非相对论状态下的双流不稳定性。将我们的模拟结果和色散关系的精确解相比较,我们证明SHARP可以定量地再现线性区域的重要动力学特征。与一般的二阶格式相比,我们的模拟具有更好的控制能量非守恒和避免数值加热的能力。我们为一般PIC算法的收敛性提供了一个自然的定义:由模拟捕获的物理模式的补码,即那些位于Poisson噪声之上的模式,必须与分辨率相应地增长。这意味着有必要同时增加每个单元的粒子数并减小单元的大小。我们证明了传统的收敛性测试方法失败,导致能量误差趋于平稳。这个新的PIC代码使我们能够忠实地研究需要绝对控制能量和动量守恒的等离子体问题的长期演化。
主页: https://arxiv.org/abs/1702.04732
相关软件: SPIS公司;PSC公司;欧西里斯;维多
参考文献: 2个出版物

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