面向6d Vlasov 代码的混合动力学/漂移动力学仿真
等离子体物理
2026-04-24 v1
摘要
完全动力学、双物种等离子体的仿真计算上具有挑战性，因为电子和离子的刚性多尺度动力学。 虽然通过强制准中性时间演化可缓解这种刚性，但需要一个恒定维持该约束的电势。 本文中，我们在半拉格朗日、全动力学 BSL6D 代码中提出一种隐式方法，用于自一致地确定该电场。 我们采用一种混合双物种模型，将动力学离子与无质量、漂移动力学电子耦合，从而实现后者的隐式处理。 值得注意的是，该模型捕捉了离子尺度 zonal 流的生成。 除了算法描述之外，我们在特定正则性假设下提供了二阶时间分裂误差收敛的证明。 本方法的一个关键特征是一种误差平衡机制：我们展示，field solver 通过自动调整分布函数某些矩的误差，即可实现电场所需的准确度。 此外，我们对半拉格朗日插值误差进行了全面分析，以确保对具有特征托卡马克边缘等离子体中剧烈密度和温度梯度的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2604.21708,
title = {Towards hybrid kinetic/drift-kinetic simulations in 6d Vlasov codes},
author = {M. Pelkner and K. Hallatschek and M. Raeth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.21708},
year = {2026}
}