基于矢量势重构的磁场高阶插值用于粒子仿真
数值分析
2025-01-06 v1 数值分析
等离子体物理
摘要
我们提出了一种通过矢量势重构实现磁场插值的 метод，这种方法使用 Hermite 插值，确保高阶连续性，用于需要自适应高阶常微分方程(ODE)积分器的应用，如 Dormand-Prince 方法。该方法提供 C(m) 连续性并实现高阶精度，特别适用于粒子轨迹积分和 Poincaré 截面分析，在最佳积分阶数和时间步长调整下。通过数值实验，我们展示 Herm 米插值方法保持体积和连续性，这些性质对于在引导中心仿真中保持扭转规范动量和磁矩尤其在长期轨迹积分中至关重要。此外，我们分析了在不足够的导数连续性下对 Runge-Kutta 方案的影响，表明这会在低容差下降低精度，引入间断性截断误差。最后，我们在两个相关场数据从有限元网格对齐的setting下演示了高效的 Poincaré 截面分析。
引用
@article{arxiv.2501.01523,
title = {High order interpolation of magnetic fields with vector potential reconstruction for particle simulations},
author = {Oleksii Beznosov and Jesus Bonilla and Xianzhu Tang and Golo Wimmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.01523},
year = {2025}
}
备注
21 pages, 9 figures