Viriato：用于强磁化流体-动理学等离子体动力学的傅里叶-厄米特谱代码
等离子体物理
2017-07-26 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们报告了 Viriato 中使用的算法和数值方法，Viriato 是一个新颖的流体-动理学代码，求解两组不同的方程：(i) 动理学简化电子加热模型 (KREHM) 方程 [Zocco & Schekochihin, Phys. Plasmas 18, 102309 (2011)]（在适当极限下退化为标准约化磁流体力学 (Reduced-MHD) 方程）和 (ii) 动理学约化磁流体力学 (KRMHD) 方程 [Schekochihin et al., Astrophys. J. Suppl. 182:310 (2009)]。这些方程的两个主要应用是磁化（阿尔文）等离子体湍流和磁重联。Viriato 使用算符分裂（Strang 或 Godunov）来分离平行于和垂直于环境磁场（假定为强场）的动力学。沿磁场方向，Viriato 允许使用二阶精确的 MacCormack 方法，或者为更高精度，使用一种类谱格式，该格式由用于时间导数的总变差衰减 (TVD) 三阶 Runge-Kutta 方法与用于通量的七阶迎风格式组合而成。垂直于磁场方向，Viriato 是伪谱的，时间积分通过迭代预测-校正格式执行。此外，Viriato 的一个显著特征是其对平行速度空间依赖性的谱表示，这是通过扰动分布函数的厄米特表示实现的。给出了一系列线性和非线性基准测试，包括对二维和三维 Orszag-Tang 型衰减湍流的详细分析，涵盖流体和动理学两种 regime。
引用
@article{arxiv.1505.02649,
title = {Viriato: a Fourier-Hermite spectral code for strongly magnetised fluid-kinetic plasma dynamics},
author = {N. F. Loureiro and W. Dorland and L. Fazendeiro and A. Kanekar and A. Mallet and M. S. Vilelas and A. Zocco},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.02649},
year = {2017}
}
备注
42 pages, 15 figures, submitted to J. Comp. Phys