Boris 谱延迟修正算法在等离子体模拟中的新应用
数值分析
2022-12-08 v1 数值分析
摘要
本文研究了 Boris 谱延迟修正 (Boris-SDC) 时间积分器在等离子体模拟中的两个新用例。首先，我们表明，在静电粒子模拟 (PIC) 代码中将 Boris-SDC 作为粒子推进器，至少在线性区间内，与标准二阶 Boris 方法相比可以提高模拟精度。在某些情况下，Boris-SDC 的更高阶数甚至允许使用大得多的时间步长，从而带来适度的计算收益。其次，我们提出了对 Boris-SDC 在相对论区间的一种修改。基于在 \textsc{runko} PIC 代码中对 Boris-SDC 的实现，我们针对相对论性 Penning 阱证明，对于从 到 的速度范围，Boris-SDC 保持了其高阶收敛性。我们还表明，对于电场和磁场加速度相互抵消的无作用力情况，Boris-SDC 产生的数值漂移比 Boris 方法更小。
引用
@article{arxiv.2110.08024,
title = {New applications for the Boris Spectral Deferred Correction algorithm for plasma simulations},
author = {Kris Smedt and Daniel Ruprecht and Jitse Niesen and Steven Tobias and Joonas Nättilä},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.08024},
year = {2022}
}