包含 Boltzmann 电子与空间电荷效应的混合等离子体模型的辛粒子网格法
数值分析
2026-03-26 v2 数值分析
等离子体物理
摘要
我们研究静电混合等离子体模型的几何粒子网格法。在该模型中，离子由全动力学方程描述，电子密度由 Boltzmann 关系确定，空间电荷效应通过 Poisson 方程纳入。通过对混合模型的作用量积分或 Poisson 括号进行离散，我们得到了一个有限维 Hamilton 系统，对于该系统，可以使用 Hamilton 分裂法或离散梯度法来保持几何结构或能量。全局中性条件在适当的边界条件下得到保持。此外，结果进一步推广至 [Vu H X. J Comput Phys, 124(2):417-430] 中提出的电磁混合模型。有限网格不稳定性、Landau 阻尼以及共振激发的非线性离子波的数值实验展示了所提出数值方法的行为。
引用
@article{arxiv.2306.11555,
title = {Symplectic particle-in-cell methods for hybrid plasma models with Boltzmann electrons and space-charge effects},
author = {Yingzhe Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.11555},
year = {2026}
}
备注
22 pages, 6 figures