BGSDC积分器在核聚变电站快离子轨迹计算中的性能
计算物理
2021-03-18 v2 数值分析
数值分析
摘要
对聚变反应堆中的中性束注入（NBI）进行建模需要计算大系综粒子的轨迹。长达一秒的慢化时间与纳秒级时间步长使得这些模拟在计算上非常昂贵。本文探讨了新型数值时间步进方法BGSDC在DIII-D和JET反应堆中跟踪NBI产生离子的性能。BGSDC是Boris方法的高阶推广，将其与谱延迟校正和广义极小残差方法GMRES相结合。在不含碰撞建模（可准确量化数值漂移）的情况下，我们发现BGSDC能在可比代价下比标准Boris积分器给出更高质量的粒子分布，或在更低代价下给出可比分布。在含碰撞模型时，量化精度较为困难，但我们表明BGSDC能在比Boris更大的时间步长下产生稳定分布。
引用
@article{arxiv.2005.07705,
title = {Performance of the BGSDC integrator for computing fast ion trajectories in nuclear fusion reactors},
author = {Krasymyr Tretiak and James Buchanan and Rob Akers and Daniel Ruprecht},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.07705},
year = {2021}
}
备注
New version has multiple updates, clarifications in the text and new figures