基于传播子的多级蒙特卡洛方法用于边缘等离子体中动力学中性粒子的研究

我们提出并研究了一种用于求解边缘等离子体中动力学中性粒子玻尔兹曼方程的多级蒙特卡洛方案。该方法明确利用了中性粒子动力学的一个关键结构特性：频繁碰撞占主导地位，且出射速度由局部等离子体参数决定。利用这一特性，我们推导了基于碰撞事件传播子的多级算法，并通过解析分析和数值实验证明该算法能够复现标准蒙特卡洛方法的结果。我们进一步证明，在采用相关蒙特卡洛方法的耦合等离子体-中性粒子边缘模拟中，所提出的方案在系统演化过程中能将轨迹相关性保留至机器精度，而传统方法则表现出快速去相关。这些结果表明，基于传播子的多级蒙特卡洛方案是耦合等离子体-中性粒子系统的全隐式无雅可比牛顿-克雷洛夫（JFNK）求解器的有前景候选方法。