关于Vlasov-Poisson系统的速度空间离散化：Hermite谱方法与Particle-in-Cell方法的比较。第一部分：半隐式格式
等离子体物理
2013-12-19 v2 计算物理
摘要
我们讨论了一种用于Vlasov-Poisson系统数值解的谱方法，其中速度空间通过Hermite基分解。我们描述了一种半隐式时间离散化，它相对于显式格式扩展了数值稳定性范围。我们还介绍并讨论了人工碰撞算子的影响，该算子对于处理无碰撞等离子体中不可避免的速度空间丝化问题是必要的。在二维相空间的情况下，将该方法的计算效率和成本效益与Particle-in-Cell（PIC）方法进行了比较。讨论了以下例子：朗缪尔波、朗道阻尼、离子声波、双流不稳定性以及等离子体回声。Hermite谱方法可以以比PIC方法低得多的成本获得高出几个数量级的精度。
引用
@article{arxiv.1311.2098,
title = {On the velocity space discretization for the Vlasov-Poisson system: comparison between Hermite spectral and Particle-in-Cell methods. Part 1: semi-implicit scheme},
author = {Enrico Camporeale and Gian Luca Delzanno and Benjamin K. Bergen and J. David Moulton},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.2098},
year = {2013}
}
备注
29 pages; 13 figures; submitted to Journal of Computational Physics