用理想 MHD 模拟脉冲功率驱动的等离子体

我们描述了一种简单实用的数值方法，用于模拟真空室内由脉冲功率发生器驱动的等离子体。通常在此类模拟中，等离子体邻近的真空区域被近似为高度电阻性、轻的流体；这涉及计算昂贵的求解器来描述磁场在该流体中的扩散。相反，我们给出了一种将脉冲功率发生器耦合到 MHD 域的方案，将完美绝缘的真空近似为轻的、完美导电的、无粘的 MHD 流体，并讨论了这一反直觉技术的适用性。这种成本低得多的理想 MHD 表示，在等离子体展现出有趣的三维现象时尤为有用，无论是因为实验设计还是由于发展的不稳定性。我们通过建模一个精确可解的磁通量压缩发生器以及一个自相似的类 Noh 解验证了该耦合方案的有效性，并展示了对理论解的收敛性。我们还给出了用该技术模拟复杂三维脉冲功率装置的例子。我们公开了代码实现。