基于降阶动态模式分解的动力学等离子体模拟中平衡态的模式追踪检测与预测
等离子体物理
2021-09-16 v4 计算物理
摘要
我们开发了一种基于动态模式分解（DMD）的降阶模型（ROM），用于追踪、检测和预测动力学等离子体行为。将DMD应用于基于电磁粒子网格（EMPIC）算法的高保真动力学等离子体模型，以提取模型的潜在动态与关键特征。特别地，研究了DMD从高保真数据重建自电场空间分布的能力，以及DMD外推自场对带电粒子动力学的影响。提出了一种在线滑动窗口DMD方法，基于DMD特征值在复平面上的轨迹来识别从瞬态到平衡态的过渡。平衡态的在线检测与DMD的时间外推能力相结合，有潜力有效加速模拟。给出了涉及电子束与等离子体球的案例研究，以评估所提方法的优势与局限。
引用
@article{arxiv.2010.09613,
title = {Detection and Prediction of Equilibrium States in Kinetic Plasma Simulations via Mode Tracking using Reduced-Order Dynamic Mode Decomposition},
author = {Indranil Nayak and Mrinal Kumar and Fernando L. Teixeira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.09613},
year = {2021}
}