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用于磁阱中高压等离子体模拟的能量和电荷守恒半隐式粒子-细胞模型。 (英语) 兹伯利07788838

摘要:本文提出了一种新的粒子-细胞模型,用于高相对压力等离子体约束区的全动力学模拟。这些机制被认为是基于场反转配置、镜像和多芯磁阱的聚变反应堆方案中最有希望的机制。用简化的磁流体动力学和回转动力学方法无法研究具有完全排斥或反向磁场的平衡高压等离子体的形成。只有在动力学理论的框架内,才能正确描述零磁场和强磁场区域附近的电子动力学,而该理论可以通过粒子-细胞方法最有效地实现。现代聚变实验的全尺寸粒子-细胞模拟需要使用有限差分方案,其中时间步长超过等离子体或甚至回旋频率下最快电子振荡的周期,而空间步长不必求解德拜半径。这一要求可以通过能够保存系统总能量的隐式方案来满足。本文提出的细胞内粒子模型基于节能半隐式方法作为预测步骤,以及一种抑制其固有静电噪声的新方法作为校正步骤。这种两步算法不仅提供了精确的能量守恒,而且还提供了高斯定律的精确局部实现。

MSC公司:

82至XX 统计力学,物质结构
76倍 流体力学
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全文: 内政部

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