保持微观模型保真度的各向异性非稳定碰撞算子的快速谱分离方法
数值分析
2025-10-20 v1 数值分析
计算物理
机器学习
摘要
我们提出了一个从分子动力学仿真中学习的单组分等离子体通用的数据驱动碰撞算子，以将碰撞动力学模型扩展到弱耦合 regime 之外。该提议算子具有各向异性、非稳定碰撞核，考虑了通常在经典 Landau 公式中忽略的粒子相关性。为实现高效数值求解，我们发展出一种快速谱分离方法，将核表示为一组单变量基函数的低秩张量积。这一表述通过快速傅里叶变换实现 O(N log N) 的算法，并通过结构保持的中心差分离程离散化，保留关键物理特性，包括离散守恒律和 H 定理。数值实验表明，所提出的模型在标准 Landau 模型之外的中等耦合 regime 中准确捕捉等离子体动力学，同时保持高计算效率和结构保持特性。
引用
@article{arxiv.2510.15093,
title = {Fast spectral separation method for kinetic equation with anisotropic non-stationary collision operator retaining micro-model fidelity},
author = {Yue Zhao and Huan Lei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.15093},
year = {2025}
}