粒子模拟中宏观粒子阻滞效应的增强
等离子体物理
2015-06-18 v3
摘要
我们推导了一个能量转移方程，描述了相对论带电粒子向冷背景等离子体的能量转移，该方程适用于粒子模拟 (particle-in-cell) 代码中使用的有限尺寸粒子。文中给出了一维、二维和三维粒子的表达式，并特别关注二维情况。这种能量转移是由于相对论粒子在背景等离子体中建立的尾波电场引起的。增强的阻滞效应依赖于 ，其中 是相对论粒子的电荷， 是其质量，因此具有大电荷但相同 的模拟宏观粒子将更快地停止。阻滞本领还取决于宏观粒子的有效粒子形状。这些结论已在粒子模拟中得到验证。我们展示了测试粒子、高能尾部弛豫以及集成快点火模拟的 2D 模拟，表明宏观粒子上增强的阻力可能会在广泛的高能量密度等离子体场景中不利影响这些模拟的结果。我们还描述了一种粒子分裂算法，该算法可能克服这一问题，并展示了其在控制宏观粒子阻滞方面的效果。
引用
@article{arxiv.1401.1198,
title = {Enhanced Stopping of Macro-Particles in Particle-in-Cell Simulations},
author = {Josh May and John Tonge and Warren B. Mori and Frederico Fiúza and Ricardo A. Fonseca and Luís O. Silva and Chuang Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.1198},
year = {2015}
}
备注
29 pages, 7 figures; v2 - added reference; v3 - improved fig. 1&2