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杜鲁因，M。;格雷米特，L。;J.-C.亚当。;Héron，A。

相对论性激光与等离子体相互作用的粒子-细胞模型，采用可调节的采样，直接隐式方法。 （英语） Zbl 1305.76082号

J.计算。物理学。 229，第12号，4781-4812（2010）.
摘要：隐式单元内粒子编码比显式单元内粒子编码具有优势，因为它们在解决系统的高频模式方面受到较弱的稳定性约束。在密度较大区域的静电模式对研究中的物理过程影响可忽略不计的情况下，该特征对于模拟高强度激光脉冲与超临界等离子体的相互作用特别有价值。为此，我们基于所谓的直接隐式方法的相对论扩展，开发了新的二维电磁代码ELIXIRS（电子磁隐式（X）维迭代相对论解算器的缩写）[D.W.Hewett先生和A.B.兰登，J.计算。物理学。72, 121–155 (1987;Zbl 0636.76126号)]. 光波在真空中的无耗散传播是通过可调阻尼电磁解算器实现的。在没有解析德拜长度的高密度情况下，通过使用高阶权重因子确保了令人满意的能量守恒。本文首先将电磁直接隐式方法导出为简化的牛顿格式。然后通过数值求解在有限空间和时间步长下获得的光波和等离子体波的色散关系，研究其线性特性。最后，我们的代码成功地与两类物理问题的显式粒子-细胞模拟进行了基准测试：等离子体膨胀到真空和相对论激光-等离子体相互作用。在这两种情况下，我们将演示隐式求解器对粗略离散化的鲁棒性，以及在标准显式模拟中可以实现的效率增益。

引用于5文件

MSC公司：

76米28 粒子法和晶格气体法
76周05 磁流体力学和电流体力学
76×05 电磁场中的电离气体流动；浆状流
78M25型 光学数值方法（MSC2010）

关键词：

颗粒-细胞法;隐式方案;激光等离子体相互作用;相对论等离子体

引文：

Zbl 0636.76126号

软件：

STRSCNE公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{M.Drouin}等人，J.计算。物理学。229，第12号，4781-4812（2010；Zbl 1305.76082）
全文： 内政部 arXiv公司

参考文献：

[1] Birdsall，C.K。；Langdon，A.B.，《通过计算机模拟的等离子体物理》（1985），McGraw-Hill:McGraw-Hill纽约
[2] 鲍尔斯，K.J。；奥尔布赖特，B.J。；尹，L。；卑尔根，B。；Kwan，T.J.T.，超高性能三维电磁相对论动力学等离子体模拟，物理学。等离子体，15055703（2008）
[3] Hewett，D.W.，低频电磁（达尔文）在等离子体模拟中的应用，计算。物理学。社区。，84, 243-277 (1994) ·Zbl 0876.76088号
[4] T.Taguchi，T.M.Antonsen，K.Mima，使用3D混合达尔文代码研究高密度等离子体中的热电子束输运，计算。物理学。Commun公司。164.; T.Taguchi，T.M.Antonsen，K.Mima，使用3D混合达尔文代码研究高密度等离子体中的热电子束输运，计算。物理学。Commun公司。164
[5] 坎迪，J。；沃尔兹，R.E.，《欧拉回旋动力学麦克斯韦解算器》，J.Comput。物理。，186, 2, 545-581 (2003) ·Zbl 1072.82554号
[6] Mason，R.J.，激光产生等离子体中电子传输的蒙特卡罗混合建模，Phys。流体，232204（1980）·Zbl 0449.76092号
[7] Lipatov，A.S.，《混合多尺度仿真技术》。混合多尺度模拟技术，天体物理和实验室等离子体应用简介（2002），Springer Verlag:Springer Verlag Berlin，Heidelberg，New York·Zbl 1015.76001号
[8] Davies，J.R。；贝尔，A.R。；Haines，M.G.，《短脉冲高强度激光产生的快速电子输运到厚固体靶中》，Phys。E版，56，7193-7203（1997）
[9] 格雷米特，L。；邦诺，G。；Amiranoff，F.，穿透固体目标的激光产生的相对论电子的细丝传输，Phys。等离子体，9，3，941-948（2002）
[10] Liljo，J。；Karmakar，A。；Pukhov，A。；Hochbruck，M.，一维电磁相对论PIC流体动力学混合模拟代码H-VLPL（混合虚拟激光等离子体实验室），计算机。物理学。社区。，179, 371-379 (2008) ·Zbl 1197.82013年
[11] Denavit，J.，《使用（ω{pe}δt\gg 1）进行时间滤波粒子模拟》，J.Compute。物理。，42, 337-366 (1981) ·Zbl 0467.76119号
[12] Mason，R.J.，等离子体的隐式矩模拟，J.Compute。物理。，41, 233-244 (1981) ·Zbl 0469.76121号
[13] Brackbill，J.U。；Forslund，D.W.，《二维电磁等离子体模拟的隐式方法》，J.Compute。物理。，46, 271 (1982) ·Zbl 0489.76127号
[14] 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
[15] Vu，H.X。；Brackbill，J.U。；隐式，CELEST1D：低频电磁等离子体模拟的全运动学模型，计算。物理学。社区。，69, 253 (1992)
[16] 拉彭塔，G。；布拉克比尔大学。；Ricci，P.，《空间和实验室等离子体中微观-微观耦合的动力学方法》，Phys。等离子体，13055904（2006）
[17] Noguchi，K。；Tronci，C。；祖卡罗，G。；拉彭塔，G.，相对论矩隐式粒子-细胞方法的公式，物理学。等离子体，14042308（2007）
[18] 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
[19] 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
[20] 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
[21] 科恩，B.I。；兰登，A.B。；Hewett，D.W。；Procassini，R.J.，直接隐式粒子模拟的性能和优化，计算机。物理。，81, 151-168 (1989) ·Zbl 0664.65111号
[22] 弗里德曼，A。；兰登，A.B。；Cohen，B.I.，《隐式颗粒-细胞模拟的直接方法》，《等离子体物理学评论》。受控融合，6225-236（1981）
[23] A.B.Langdon，D.W.Hewett，电磁直接隐式PIC算法的相对论扩展，在：第12等离子体数模拟中。Conf.，1987年。；A.B.Langdon，D.W.Hewett，电磁直接隐式PIC算法的相对论扩展，in：12th Plasmas Num.Sim。Conf.，1987年。
[24] 韦尔奇，D.R。；Rose，D.V。；奥利弗，B.V。；Clark，R.E.，《重离子聚变室运输模拟技术》，Nucl。Instrum公司。方法物理学。决议A，464，134-139（2001）
[25] 韦尔奇，D.R。；Rose，D.V。；克拉克·R·E。；热那尼，T.C。；Hughes，T.P.，稠密等离子体模拟的非迭代隐式电磁场解算器的实现，计算。物理学。社区。，164, 183-188 (2004)
[26] 坎贝尔，R.B。；DeGroot，J.S。；Melhorn，T.A。；韦尔奇，D.R。；Oliver，B.V.，佩塔瓦特激光产生的相对论电子束通过固体物质传播的准直，物理学。等离子体，10，10，4169（2004）
[27] Evans，R.G.，《短脉冲高强度激光等离子体相互作用建模》，《高能密度物理学》。，2, 35-47 (2006)
[28] Wei，M.S。；Solodov，A.A。；帕斯利，J。；斯蒂芬斯，R.B。；韦尔奇，D.R。；Beg，F.N.，通过集成LSP建模研究强激光与线靶相互作用中的相对论电子束产生和传输，Phys。等离子体，15083101（2008）
[29] Tabak，M。；哈默，J。；Glinsky，M.E。；Kruer，W.L。；Wilks，S.C。；伍德沃思，J。；坎贝尔，E.M。；医学博士佩里。；Mason，R.J.，《利用超强激光实现点火和高增益》，Phys。等离子体，1,51626-1634（1994）
[30] 梅森，R.J.，《短脉冲激光驱动锥形靶的加热机制》，物理学。修订稿。，96, 035001 (2006)
[31] 洪鲁比亚，J.J。；Meyer-ter-Vehn，J.，点火尺度惯性聚变胶囊的三维快速电子传输，Nucl。保险丝。，46，L25-L28（2006）
[32] Atzeni，S。；Schiavi，A.公司。；Honrubia，J.J。；Ribeyre，X。；舒尔茨，G。；尼古拉·P。；Olazabal-Loumé，M。；Bellei，C。；埃文斯，R.G。；Davies，J.R.，HiPER项目快速点火器目标研究，Phys。等离子体，15，5，056311（2008）
[33] 克里斯曼，B。；Sentoku，Y。；Kemp，A.J.，《锥形制导快速点火中热电子能量耦合的强度标度》，Phys。Plasmas，15056309（2009）
[34] 帕特尔，P.K。；MacKinnon，A.J。；Key，M.H。；科恩，T.E。；Foord，M.E。；艾伦，M。；价格，D.F。；鲁尔，H。；施普林格，P.T。；Stephens，R.E.，用超快质子束对固体密度物质进行等弦加热，Phys。修订稿。，91, 125004 (2003)
[35] 马蒂诺利，E。；柯尼格，M。；巴顿，S.D。；桑托斯，J.J。；阿米兰诺夫，F。；巴塔尼，D。；Perelli-Cippo，E。；Scianiti，F。；格雷米特，L。；Mélizzi，R。；德科斯特，A。；Rousseaux，C。；霍尔，T.A。；Key，M.H。；斯内维利，R。；麦克金农，A.J。；Freeman，R.R。；金·J·A。；斯蒂芬斯，R。；奈利，D。；Clarke，R.J.，通过（K_α）荧光测量的高强度激光相互作用中固体目标的快电子传输和加热，Phys。版本E，73，4，046402（2006）
[36] Akli，K.U。；Hansen，S.B。；坎普·A·J。；Freeman，R.R。；Beg，F.N。；克拉克特区。；陈，S.D。；嘿，D。；Hatchett，S.P。；Highbarger，K。；Giraldez，E。；格林，J.S。；格雷戈里，G。；兰卡斯特，K.L。；马，T。；MacKinnon，A.J。；Norreys，P。；帕特尔，N。；帕斯利，J。；采煤机，C。；斯蒂芬斯，R.B。；Stoeckl，C。；风暴，M。；西奥博尔德。；van Woerkom，L.D。；韦伯，R。；Key，M.H.，超相对论强度下光压力驱动激波对固体物质的激光加热，物理学。修订稿。，100, 165002 (2008)
[37] 尼尔森，P.M。；西奥博尔德，W。；Myatt，J.F。；Stoeckl，C。；风暴，M。；Zuegel，J.D。；贝蒂，R。；Meyerhofer，D.D。；Sangster，T.C.，高强度激光等离子体相互作用期间固体密度等离子体的整体加热，物理学。版本E，79，1，016406（2009）
[38] 科恩，T.E。；亨特，A.W。；菲利普斯·T·W。；Wilks，S.C。；医学博士佩里。；布朗，C。；Fountain，W。；Hatchett，S。；约翰逊，J。；Key，M.H。；帕内尔，T。；彭宁顿，D.M。；斯内维利，R.A。；Takahashi，Y.，超强激光与固体相互作用高能电子的光核裂变，物理学。修订稿。，84, 5, 903-906 (2000)
[39] Ledingham，K.W.D.，K.W.D.，K.W.D.，莱丁汉姆，K.W.D。；McKenna，P。；Singhal，R.P.，《超强激光产生的核现象的应用》，《科学》，3001107-1111（2003）
[40] Bulanov，S.V。；Khoroshkov，V.S.，在质子治疗中使用激光离子加速器的可行性，等离子体物理学。众议员，28、5、453（2002年）
[41] Friedman，A.，《阻尼可调的二阶隐式粒子运动器》，J.Compute。物理。，90, 292-312 (1990) ·Zbl 0701.76121号
[42] Abe，H。；Sakari，N。；Itani，R.，《粒子模拟中的高阶样条插值》，J.Compute。物理。，63, 247 (1986) ·Zbl 0644.76132号
[43] Sentoku，Y。；Kemp，A.J.，极端密度和温度下粒子模拟的数值方法：加权粒子、相对论碰撞和减少的电流，J.Comput。物理。，227, 6846-6861 (2008) ·Zbl 1141.82323号
[44] 兰登，A.B。；巴恩斯，D.C.，《多时间尺度》（1985），学术出版社：奥兰多学术出版社·Zbl 0563.00023号
[45] M.Drouin，博士论文，ENS Cachan，2009年<http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00442715/en>; M.Drouin，博士论文，ENS Cachan，2009年<http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00442715/en>
[46] Concus，P。；Golub，G.H.，《快速直接方法在不可分离椭圆方程高效数值解中的应用》，SIAM J.Numer。分析。，10, 6, 1103-1120 (1973) ·Zbl 0245.65043号
[47] 出版社，W.H。；弗兰纳里，B.P。；Teukolsky，S.A。；韦特林，W.，《Fortran 90中的数字配方：科学计算的艺术》（1996），剑桥大学出版社·Zbl 0892.65001号
[48] 维拉塞纳，J。；Buneman，O.，局部电磁场解算器的严格电荷守恒，计算机。物理学。社区。，69, 306-316 (1992)
[49] Esirkepov，T.Z.，具有任意形状因子的颗粒-细胞模拟的精确电荷守恒方案，计算。物理学。社区。，135, 144-153 (2001) ·兹伯利0981.78014
[50] BTrenger，J.-P.，吸收电磁波的三维完美匹配层，J.Comput。物理。，127, 363-379 (1996) ·Zbl 0862.65080号
[51] Greenwood，A.D。；卡特赖特，K.L。；Luginsland，J.W。；Baca，E.A.，《关于PIC模拟中数值切伦科夫辐射的消除》，J.Compute。物理。，201, 2, 665-684 (2004) ·Zbl 1076.82004年
[52] Langdon，A.B.，《等离子体模拟中的时间积分分析》，J.Compute。物理。，30, 202-221 (1979) ·Zbl 0395.76081号
[53] 油炸，B.D。；Conte，S.D.，《血浆分散功能》（1961年），学术出版社：纽约学术出版社
[54] 南卡罗来纳州贝拉维亚。；Macconi，M。；Morini，B.，STRSCNE:约束非线性方程的缩放信任区域解算器，计算。最佳方案。申请。，28，1，31-50（2004年）·Zbl 1056.90128号
[55] 魏德曼，A.，《复误差函数的计算》，SIAM J.Numer。分析。，31, 1497-1518 (1994) ·Zbl 0832.65011号
[56] 上田，H。；Y.大村。；Mastumto，H。；Okuzawa，T.，《静电粒子模拟中数值加热的研究》，计算。物理学。社区。，79, 249-259 (1994)
[57] Lefebvre，E。；Cochet，N。；Frizler，S。；马尔卡，V。；艾伦纳德，M.-M。；Chemin，J.-F。；Darbon，S。；Disdier，L。；Faure，J。；Fedotoff，A。；奥兰多斯。；Malka，G。；梅奥特，V。；莫雷尔，P。；Rabec Le Goahec先生。；Rouyer，A。；Rubbelynck，C。；Tikhonchuk，V。；罗贝尔（Wrobel，R.）。；Audebert等人。；Rousseaux，C.，相对论激光与等离子体相互作用中的电子和光子产生，Nucl。融合，43，629-633（2003）
[58] J.C.亚当。；Héron，A。；Laval，G.，《强激光脉冲与高密度等离子体相互作用过程中产生的高能粒子的色散和传输》，Phys。修订稿。，97, 205006 (2006)
[59] 坎普·A·J。；Sentoku，Y。；索特尼科夫，V。；Wilks，S.C.，相对论激光脉冲在稠密等离子体中产生的超热电子的碰撞弛豫，物理学。修订稿。，97235001（2006年）
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