用于带电粒子动力学的洛伦兹协变正则辛算法
等离子体物理
2017-09-13 v1
摘要
本文引入了算法的洛伦兹协变性。在洛伦兹变换下，洛伦兹协变算法的形式和性能均保持不变。为了获得辛算法和洛伦兹协变性的优势，本文提供了一种构造洛伦兹协变正则辛算法(LCCSA)的一般步骤，并在此基础上构建了用于相对论带电粒子动力学的显式LCCSA。由于保持了系统的离散辛结构和洛伦兹对称性，LCCSA具有洛伦兹不变性以及长期数值精度和稳定性。对于传统辛算法构造步骤中难以处理的时间依赖电磁场情形，LCCSA通过在四维时空中进行离散化，提供了完美的显式正则辛解。我们还表明LCCSA具有内置的基于能量的自适应时间步长，能够在洛伦兹因子变化时优化计算性能。
引用
@article{arxiv.1609.07019,
title = {Lorentz Covariant Canonical Symplectic Algorithms for Dynamics of Charged Particles},
author = {Yulei Wang and Jian Liu and Hong Qin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.07019},
year = {2017}
}