平面几何下自适应、隐式、守恒的 1D-2V 多物种 Vlasov-Fokker-Planck 多尺度求解
等离子体物理
2018-05-09 v1
摘要
我们考虑一种与流体电子耦合的 1D-2V Vlasov-Fokker-Planck 多物种离子描述。我们通过适当预条件的隐式时间步进来解决时间刚性。为处理时间与空间上的温度差异，我们将 [Taitano 等, J. Comp. Phys., 318, 391-420, (2016)] 中提出的守恒自适应速度空间离散格式推广至空间非均匀系统。在该方法中，我们将速度空间坐标按每种物种随时间与空间变化的局部特征速度进行归一化。我们显式考虑 Vlasov 方程中由此产生的惯性项，并推导出一种离散格式，其在收敛时以规定的非线性容差守恒质量、动量与能量。我们的守恒策略采用非线性约束，对 Vlasov 算符与 Fokker-Planck 碰撞算符离散地强制这些性质。包含激波传播在内的不同复杂度的数值算例展示了该格式良好的效率与精度特性。
引用
@article{arxiv.1709.04502,
title = {An Adaptive, Implicit, Conservative 1D-2V Multi-Species Vlasov-Fokker-Planck Multiscale Solve in Planar Geometry},
author = {William T. Taitano and Luis Chacon and Andrei N. Simakov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.04502},
year = {2018}
}
备注
38 pages, 18 figures, pre-print submitted to J. Comp. Physics