非线性回旋动理学模拟中低通滤波引起的数值耗散
等离子体物理
2024-04-30 v1
摘要
去混叠是消除非线性模拟（如非线性回旋动理学湍流模拟）中混叠误差的必要步骤。在周期方向上去混叠的理想方法是傅里叶截断。在非周期方向应用的有限差分低通滤波能强烈抑制混叠模式。同时，它会在物理真实解区域引入数值耗散。解析分析表明，在满足期望的最高阶精度的约束下，耗散系数与波数的 (Np-3) 次幂成正比，其中 Np 是滤波器点数。对非线性回旋动理学湍流模拟应用优化后的低通滤波的数值结果表明，九点格式能完好保留托卡马克等离子体中的介尺度带状结构，因此适用于长时间非线性湍流模拟。
引用
@article{arxiv.2404.18139,
title = {Numerical dissipation induced by the low-pass filtering in nonlinear gyrokinetic simulations},
author = {Zihao Wang and Shaojie Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.18139},
year = {2024}
}