用于粒子模拟的二阶回旋动理哈密顿量模型层级
等离子体物理
2017-05-24 v1 混沌动力学
摘要
约化粒子模型是从第一性原理系统推导回旋动理 Vlasov-Maxwell 方程的核心要素。在回旋动理场粒子拉格朗日量中与场耦合时，约化粒子模型定义了回旋动理 Maxwell 方程中出现的极化和磁化效应。它也用于从粒子特征重建回旋动理 Vlasov 方程。根据回旋动理相空间坐标的选择，约化粒子模型有各种表示。本文从一般约化过程显式推导了适用于粒子模拟实现的约化粒子动力学哈密顿表示。推导并比较了二阶（相对于涨落电磁场）、全有限拉莫尔半径（FLR）哈密顿回旋动理粒子模型以及专门适用于长波长近似的二阶模型（即包含至二阶 FLR 修正），并与近期在粒子模拟程序 ORB5 中实现的模型进行了比较。我们表明，通过对全 FLR 模型取适当的极限，也可以推导出相同的近似长波长方程。
引用
@article{arxiv.1703.05095,
title = {Hierarchy of second-order gyrokinetic Hamiltonian models for particle-in-cell codes},
author = {Natalia Tronko and A Bottino and Cristel Chandre and E Sonnendruecker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.05095},
year = {2017}
}