一种用于相对论等离子体的显式能量守恒粒子模拟方案
等离子体物理
2026-05-19 v1 数值分析
数学物理
math.MP
数值分析
摘要
我们将文献 [1] 中最近开发的显式能量守恒粒子模拟（PIC）方案扩展到相对论 Vlasov-Maxwell 系统。与非相对论情况一样，该方法建立在一个解析可解、局部于每个粒子且旨在实现精确能量守恒的优化问题之上。尽管该优化问题的解不能保证为实数，但我们表明，对于实际的模拟参数，此类情况极为罕见，足以允许在能量守恒方面比传统显式 PIC 方案取得显著改进。我们表明，与非相对论情况一样，该方案与电磁 PIC 方案中流行的场求解器兼容，包括 Yee/FDTD 和伪解析时域（PSATD）方法。该方案在标准相对论测试问题上进行了验证，确认了其守恒性质。
引用
@article{arxiv.2605.18542,
title = {An explicit, energy-conserving particle-in-cell scheme for relativistic plasmas},
author = {Lee Ricketson and Jingwei Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.18542},
year = {2026}
}