ECsim-CYL：轴对称圆柱坐标下能量守恒半隐式粒子模拟
计算物理
2019-02-20 v1 等离子体物理
摘要
基于先前开发的能量守恒半隐式方法（ECsim）代码，我们给出其圆柱实现，称为 ECsim-CYL，用于轴对称问题。开发圆柱版本的主要动机是通过利用圆柱对称性大幅提高计算速度。ECsim-CYL 使用有限体积法在二维圆柱坐标下离散化场方程。对于粒子推进器，它通过对 ECsim 的推进器进行圆柱坐标修改来实现，保留速度向量的全部三个分量，同时仅保留粒子位置的径向和轴向坐标。在本文中，我们描述了 ECsim-CYL 中所用算法的细节，并给出一系列验证代码精度的测试，包括圆柱波导内均匀等离子体中的波谱以及真空中球形等离子体球的自由膨胀。ECsim-CYL 保留了 ECsim 的稳定性特性，并在机器精度内守恒能量，同时在测试案例中准确描述等离子体行为。
引用
@article{arxiv.1810.08433,
title = {ECsim-CYL: Energy Conserving Semi-Implicit particle in cell simulation in axially symmetric cylindrical coordinates},
author = {Diego Gonzalez-Herrero and Alfredo Micera and Elisabetta Boella and Jaeyoung Park and Giovanni Lapenta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.08433},
year = {2019}
}
备注
Submitted to Computer Phys. Comm