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徐新璐;于培成;萨穆尔·马丁斯。;Toung，Frank S。;Viktor K.Decyk。;豪尔赫·维埃拉;里卡多·丰塞卡。;陆伟（Lu，Wei）;Luis O·席尔瓦。;沃伦·莫里。

EM-PIC模拟中相对论等离子体漂移引起的数值不稳定性。 （英文） Zbl 1349.76929号

计算。物理学。Commun公司。 184，第11期，2503-2514（2013）.
摘要：利用理论和计算机模拟研究了等离子体漂移相对论速度下电磁粒子-细胞（EM-PIC）模拟中观察到的数值不稳定性。我们推导了以相对论速度漂移的冷等离子体的数值色散关系，并发现漂移等离子体中光束共振和电磁模式之间的交叉导致了不稳定性。当存在相速度小于光速的电磁波时，交叉点可能出现在基本布里渊区，并且是由于混叠波束共振和混叠EM模式造成的。不稳定模式既不是纯横向模式，也不是纵向模式。通过求解相应的数值色散关系，探索了各种模拟装置和麦克斯韦方程求解器在傅里叶空间中不稳定性的特征模式。此外，基于这些特征模式，我们导出了不稳定性增长率的渐近表达式。渐近表达式大大加快了不稳定性增长率的计算，并使得即使在全三维情况下也可以对最小增长率进行参数扫描。将结果与仿真结果进行了比较，发现两者吻合较好。这些结果可用于指导制定缓解不稳定性的可能方法。我们检查了谱解算器的使用，并表明当这种解算器与截止值为\（|\overrightarrow{k}|\）的低通滤波器结合使用时，基本上消除了不稳定性，同时不会修改物理感兴趣的模式。频谱解算器的使用也使最低布里渊区的电磁模式误差最小。

引用于19文件

MSC公司：

76X05型 电磁场中的电离气体流动；浆流
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65亿75 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的概率方法、粒子方法等
76米28 粒子法和晶格气体法
82D10号 等离子体的统计力学

关键词：

电池中的粒子;等离子体模拟;相对论性等离子体漂移;数值色散关系;数值不稳定性;数值切伦科夫辐射
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{X.Xu}等人，计算。物理学。Commun公司。184，11号，2503-2514（2013；Zbl 1349.76929）
全文： 内政部 arXiv公司

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