PETSc 库中粒子基下的朗道碰撞积分
等离子体物理
2023-06-23 v1
摘要
朗道碰撞积分因其守恒性质常被视为动力学等离子体模拟中的黄金标准，尽管其离散化存在挑战。实现该算符高效计算的主要挑战在于：系统离散化时如何保持连续方程的物理属性。近期工作利用有限元方法实现了连续离散化，保持了质量、动量和能量的守恒，但缺乏单调熵产生。更近期提出了一种粒子离散化方法，守恒质量、动量和能量，同时保留了系统度量辛结构所需的单调熵产生这一优势。本文给出了在可移植可扩展科学计算工具包（PETSc）中实现的粒子基朗道碰撞积分，适用于 2 和 3V 情形，并采用一种计算熵泛函梯度的新方法以构建完整几何求解器。该算符通过热平衡和各向同性化测试进行验证。所有示例均在 PETSc 代码库中开源提供，可供复现。
引用
@article{arxiv.2306.12606,
title = {The Landau Collision Integral in the Particle Basis in the PETSc Library},
author = {Joseph Pusztay and Filippo Zonta and Matt Knepley and Mark Adams},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.12606},
year = {2023}
}