一种用于库仑碰撞混合模拟的基于熵的热化方案
计算物理
2015-06-12 v1 数值分析
等离子体物理
摘要
我们提出并测试了一种用于处理气体与等离子体中弹性碰撞的流体-Monte Carlo 混合方案。尽管我们的主要关注点与适用性演示针对的是由 Landau-Fokker-Planck 方程描述的中等碰撞等离子体，但该方法预计也适用于由 Boltzmann 方程描述的碰撞过程。该方案类似于先前讨论过的基于速度的方案 [R. Caflisch, et. al, Multiscale Modeling & Simulation 7, 865, (2008)] 和基于散射角的方案 [A.M. Dimits, et. al, Bull. APS 55, no. 15 (2010, Abstract: XP9.00006)]，但具有更坚实的理论基础，且没有对 Landau-Fokker-Planck 情形的固有局限。与基于速度的方案相比，它在给定计算量下显著提升了性能（例如降低了误差）。这些特性是通过为每个模拟粒子分配被动标量并追踪它们在碰撞中的演化来实现的。该方法允许进行详细的误差分析，并已由数值结果证实。所进行的测试针对各向异性 Maxwellian 分布与 bump-on-tail 分布的演化。
引用
@article{arxiv.1301.5678,
title = {An entropy based thermalization scheme for hybrid simulations of Coulomb collisions},
author = {L. F. Ricketson and M. S. Rosin and R. E. Caflisch and Andris M. Dimits},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.5678},
year = {2015}
}