曲线坐标系下 Vlasov--Maxwell 系统的几何粒子网格模拟
数值分析
2020-02-24 v1 数值分析
等离子体物理
摘要
保持动力学方程结构的数值格式能够在长时间内提供稳定的模拟结果。文献 [Kraus et al. 2017] 中给出了一种电磁粒子网格（particle-in-cell）求解器，用于求解 Vlasov-Maxwell 方程，该求解器在离散层面上保持了 Vlasov-Maxwell 方程的非正则哈密顿结构。虽然原始公式是在笛卡尔坐标系下得到的，但我们在本文中将该公式推广到曲线坐标系。对于时间离散，我们讨论了几种（半）隐式方法，它们要么基于哈密顿分裂，要么基于离散梯度法并结合泊松矩阵的反对易分裂，并讨论了它们的守恒性质与计算效率。
引用
@article{arxiv.2002.09386,
title = {Geometric Particle-in-Cell Simulations of the Vlasov--Maxwell System in Curvilinear Coordinates},
author = {Benedikt Perse and Katharina Kormann and Eric Sonnendrücker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.09386},
year = {2020}
}