矩保持约束重采样及其在粒子网格方法中的应用
等离子体物理
2020-02-13 v3
摘要
在使用粒子网格（PIC）方法模拟偏微分方程时，对粒子分布函数进行重采样通常有利于提高模拟精度、降低计算成本及/或避免数值不稳定性。我们引入一种称为矩保持约束重采样（MPCR）的粒子重采样算法。该通用算法将系统空间划分为较小子集，旨在以高精度（即机器精度）保持任意数量的粒子与网格量。该重采样方案可集成到任何 PIC 代码中。通过若干数值测试（包括一个在回旋动力学聚变等离子体模拟中的用例研究）展示了 MPCR 在性能、精度和稳定性方面的优势。测试表明，尽管与 PIC 方法中初始粒子演化相比 MPCR 的计算成本可忽略不计，但周期性粒子重采样显著改善了结果的精度与稳定性。
引用
@article{arxiv.1702.05198,
title = {Moment Preserving Constrained Resampling with Applications to Particle-in-Cell Methods},
author = {Danial Faghihi and Varis Carey and Craig Michoski and Robert Hager and Salomon Janhunen and Choong-Seock Chang and Robert Moser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.05198},
year = {2020}
}
备注
32 pages, 17 figures