相对论磁重联中网格细分的应用
计算物理
2024-08-20 v1 高能天体物理现象
等离子体物理
摘要
在相对论磁重联期间，反平行磁场经历拓扑的快速变化，以非热粒子加速的形式释放大量能量。本工作探索了将网格细分应用于二维重联模拟，以高效建模固有的尺度差异。我们系统地研究了网格细分的效果，并确定了算法所需的必要修改，以减轻粗-细界面处的非物理伪影。我们使用了超高阶伪谱解析时域（PSATD）麦克斯韦求解器来分析其使用如何减轻有限差分时间域（FDTD）（或"Yee"）方法中出现的数值色散。在粗-细界面引入吸收层以消除网格细分产生的虚假效应。我们还研究了在吸收层中阻尼电磁场和电流密度如何有助于防止粗-细界面处电荷和电流密度的非物理积累。使用8倍网格细分比进行二维磁重联模拟，我们获得了与高分辨率基准模拟的良好一致性，仅使用了基准模拟所需宏粒子的36%和节点小时的71%。此处呈现的方法尤其适用于三维系统，在三维中预期可获得比二维更高的内存节省，从而在未来实现全面的、计算高效的3D重联研究。
引用
@article{arxiv.2408.08960,
title = {Application of mesh refinement to relativistic magnetic reconnection},
author = {Revathi Jambunathan and Henry Jones and Lizzette Corrales and Hannah Klion and Michael Rowan and Andrew Myers and Weiqun Zhang and Jean-Luc Vay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.08960},
year = {2024}
}