弱碰撞极限下 Vlasov-Poisson 系统的 Fourier-Hermite 谱表示
等离子体物理
2015-05-20 v1
摘要
我们利用 Fourier-Hermite 谱表示研究了 1+1D Vlasov-Poisson 系统中的 Landau 阻尼。我们使用最近为回旋动力学开发的向前和向后传播的 Hermite 模式 [Schekochihin et al. (2014)] 来描述相空间中自由能的传播。电场的变化对应于通过自由能演化方程得出的净 Hermite 通量。在线性 Landau 阻尼中，电场的衰减对应于向前传播的 Hermite 模式；在非线性阻尼中，初始衰减之后是一个增长阶段，其特征是非线性项产生向后传播的 Hermite 模式。向后传播模式的自由能含量呈指数增长，直至与向前传播模式的自由能含量平衡。此后不再存在系统的净 Hermite 通量，因此电场无法衰减，非线性效应有效地抑制了 Landau 阻尼。这些模拟使用全谱 5D 回旋动力学代码 SpectroGK [Parker et al. 2014] 进行，该代码经过修改以求解 1+1D Vlasov-Poisson 系统。该代码通过迭代的 L\'enard-Bernstein 碰撞算子或速度空间中的 Hou-Li 滤波来捕捉 Landau 阻尼。因此，即使在相混合和细丝化占主导的区域，该代码也适用。
引用
@article{arxiv.1407.1932,
title = {Fourier-Hermite spectral representation for the Vlasov-Poisson system in the weakly collisional limit},
author = {J. T. Parker and P. J. Dellar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.1932},
year = {2015}
}
备注
29 pages, 12 figures