引导中心与磁力线流中退化变分积分器的精度改进
等离子体物理
2021-03-10 v1
摘要
一阶精度的退化变分积分（DVI）由 C. L. Ellison 等人在 Phys. Plasmas 25, 052502 (2018) 中针对具有退化拉格朗日量的系统引入，即速度空间 Hessian 矩阵奇异的系统。本文中我们引入二阶精度的 DVI 格式，包含均匀与非均匀时间步长两种。我们证明，通常不可能通过一阶格式与其伴随格式的组合来构造保持二形式的二阶格式，并讨论了此种组合可行的条件。我们构建了两类二阶精度 DVI 格式。我们在两个具有非正则变量的系统上对这些二阶格式进行数值测试，即磁力线与引导中心系统。针对具有非均匀时间步长的哈密顿系统的变分积分（以扩展相空间哈密顿量表示）被推广到非正则变量。表明保持适当的退化性可导出无寄生模态的单步方法，即非均匀时间步长 DVI。该推广适用于二阶与一阶格式，并可根据误差估计调整时间步长。
引用
@article{arxiv.2103.05566,
title = {Improved accuracy in degenerate variational integrators for guiding center and magnetic field line flow},
author = {J. W. Burby and J. M. Finn and C. L. Ellison},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.05566},
year = {2021}
}
备注
43 pages