一种用于 Vlasov-Darwin 粒子-网格系统的高阶-低阶扩展矩方法
等离子体物理
2025-08-13 v1
摘要
在本研究中，我们开发了一种扩展的隐式矩方法，即耦合的高阶低阶（HOLO）方法，并将其应用于电磁 Vlasov-Darwin 模型。高阶（HO）系统以守恒电荷、能量和正则动量的方式演化粒子，而低阶（LO）系统求解流体矩和 Darwin 方程，充当 HO 系统的算法收敛加速器。我们证明了 HOLO 方法能够采用远大于显式限制的时间步长，并且只要遵循系统的动力学时间尺度，就能准确恢复系统的演化。此外，我们发现低阶流体矩方程的选择对耦合粒子-场系统的非线性收敛性有显著影响。HOLO 算法通过静电朗道阻尼以及电磁电子和离子 Weibel 不稳定性进行了基准测试。
引用
@article{arxiv.2508.08530,
title = {A High-Order Low-Order extended moment method for the Vlasov-Darwin particle-in-cell system},
author = {Derek A. Kuldinow and William T. Taitano and Kentaro Hara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.08530},
year = {2025}
}
备注
37 pages (including appendices, references), 9 figures