能量守恒隐式粒子胞中法预处理策略的比较
计算物理
2018-06-13 v1
摘要
本工作提出了一组预处理策略，能够显著加速全隐式能量守恒粒子胞中（Particle-in-Cell）方法的性能，达到与半隐式方法竞争的水平。我们比较了三种不同的预处理器。我们考虑三种方法并与直接的未预处理 Jacobian Free Newton Krylov（JFNK）实现进行比较。前两种分别侧重于在 JFNK 迭代中改进粒子（粒子隐藏）或场（场隐藏）的处理。第三种在直接牛顿迭代中使用场隐藏预处理器，其中 Schwarz 分解的 Jacobian 被解析计算。显然，与 JFNK 或直接与 Newton-Schwarz（DNS）方法结合使用的场隐藏优于所有方法。我们将这些实现与最近的半隐式能量守恒方案进行比较。全隐式方法在每个周期的成本上仍落后，但在使用适当预处理时差距不大。然而，对于精确能量守恒，预处理全隐式方法比半隐式方法显著更易实现，并可扩展到完全相对论物理。
引用
@article{arxiv.1806.04454,
title = {Comparison of Preconditioning Strategies in Energy Conserving Implicit Particle in Cell Methods},
author = {Lorenzo Siddi and Emanuele Cazzola and Giovanni Lapenta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.04454},
year = {2018}
}