Модификация метода частиц в ячейках с использованием адаптивных масс: взаимодействие лазерного импульса с плазмой
Ключевые слова:
метод частиц в ячейках, уравнение Власова, уравнения Максвелла, динамическое изменение числа частицАннотация
Предложена модификация метода частиц в ячейках с адаптивными массами, которая позволяет динамически изменять число частиц в ячейке, не нарушая законы сохранения. В областях низкой плотности масса (заряд) модельных частиц уменьшается за счет увеличения числа частиц. В областях высокой плотности масса (заряд) модельных частиц увеличивается. Таким перераспределением удается уменьшить уровень счетных шумов в областях пониженной плотности при сравнительно небольшом увеличении общего числа частиц. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 11–01–00178, 11–01–00249, 12–01–00234 и 12–07–00065).
Библиографические ссылки
Харлоу Ф.Х. Численный метод «частиц-в-ячейках» для задач гидродинамики // Вычислительные методы в гидродинамике / Под ред. С.С. Григоряна и Ю.Д. Шмыглевского. М.: Мир, 1967.
Яненко Н.Н., Анучина Н.Н., Петренко В.Е., Шокин Ю.И. О методах расчета задач газовой динамики с большими деформациями // Числ. мет. мех. спл. среды. 1970. 1. 40-62.
Березин Ю.А., Вшивков В.А. Метод частиц в динамике разреженной плазмы. Новосибирск: Наука, 1980.
Бэдсел Ч., Ленгдон А. Физика плазмы и численное моделирование. М.: Энергоатомиздат, 1989.
Григорьев Ю.Н., Вшивков В.А., Федорук М.П. Численное моделирование методами частиц-в-ячейках. М.: Изд-во СО РАН, 2005.
Боронина М.А., Вшивков В.А., Левичев Е.Б., Никитин С.А., Снытников В.Н. Алгоритм для трехмерного моделирования ультрарелятивистских пучков // Вычислительные методы и программирование. 2007. 8, № 2. 203-210.
Вшивков В.А., Снытников А.В. Построение эффективного параллельного метода решения уравнения Пуассона для моделирования эволюции протопланетного диска // Вычислительные методы и программирование. 2009. 10, № 1. 105-111.
Вшивков В.А., Терехов А.В. О самодействии в методе частиц в ячейках // Вычислительные методы и программирование. 2008. 9, № 1. 52-61.
Хокни Р., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц. М.: Мир, 1987.
Вшивков В.А., Лазарева Г.Г., Снытников А.В. Адаптивное изменение массы модельных частиц при моделировании тлеющего ВЧ-разряда в силановой плазме // Вычислительные технологии. 2008. 13, № 1. 22-30.
Берендеев Е.А., Иванов А.В., Лазарева Г.Г., Снытников А.В. Моделирование на суперЭВМ динамики плазменных электронов в ловушке с инверсными магнитными пробками и мультипольными магнитными стенками // Вычислительные методы и программирование. 2013. 14. 149-154.
Hong W., House D.H., Keyser J. Adaptive particles for incompressible fluid simulation // Visual Computer. 2008. 24. 535-543.
Lapenta G., Brackbill J.U. Dynamic and selective control of the number of particles in kinetic plasma simulations // J. of Computational Physics. 1994. 115. 213-227.
Lapenta G. Automatic adaptive multi-dimensional particle in cell // Advanced Methods for Space Simulations. Tokyo: TERRAPUB, 2007. 61-76.
Welch D.R., Genoni T.C., Clark R.E., Rose D.V. Adaptive particle management in a particle-in-cell code // J. of Computational Physics. 2007. 227. 143-155.
Snytnikova T.V. Particle-in-cell method with adaptive mass // Bull. Novosibirsk Comp. Center. Ser. Numerical Analysis. 2009. 14. 81-93.
Snytnikova T.V. Threshold functions for inserting or deleting particles in the PIC method with adaptive mass // Bull. Novosibirsk Comp. Center. Ser. Numerical Analysis. 2011. 15. 73-84.
