含动力学电子的磁化等离子体电磁模拟守恒格式
等离子体物理
2018-03-14 v4
摘要
我们已经建立并验证了一种守恒格式，用于磁化等离子体中电磁波和不稳定性的回旋动力学粒子模拟。利用由漂移动力学方程导出的电子连续性方程，通过由平行矢量势计算的扰动机械流来推进电子密度扰动的时间演化，而平行矢量势则通过使用由扰动分布函数得到的扰动正则流来求解。在使用这一新格式的回旋动力学粒子模拟中，恢复了无剪切平板中的剪切阿尔文波色散关系以及剪切圆柱中的连续谱阻尼。新格式克服了传统微扰模拟方法中严格的要求，即即使对于长波阿尔文波，垂直网格尺寸也需要小到电子无碰撞趋肤深度。新格式还避免了传统方法中出现的问题，即由于从扰动密度计算的静电势与从扰动正则流计算的矢量势之间的不一致，导致出现非物理的大平行电场。最后，与流体模拟相比，剪切圆柱中阿尔文波的回旋动力学粒子模拟具有更优的数值特性，而流体模拟受到与奇异模结构相关的数值困难的影响。
引用
@article{arxiv.1702.01406,
title = {A conservative scheme for electromagnetic simulation of magnetized plasmas with kinetic electrons},
author = {J. Bao and Z. Lin and Z. X. Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.01406},
year = {2018}
}