Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > math > arXiv:1911.00593v3

帮助 | 高级搜索

数学 > 数值分析

arXiv:1911.00593v3 (math)
[提交于 2019年11月1日 (v1) ,最后修订 2024年5月28日 (此版本, v3)]

标题: 熵稳定保持正性的DG方案用于沿能带的碰撞电子输运的玻尔兹曼-泊松模型

标题: Entropy-stable positivity-preserving DG schemes for Boltzmann-Poisson models of collisional electronic transport along energy bands

Authors:Jose A. Morales Escalante, Irene M. Gamba
摘要: 这项工作涉及开发熵稳定且保持正性的不连续伽辽金(DG)方法,作为用于模拟半导体能带中碰撞电子输运概率密度的玻尔兹曼-泊松系统的计算方案。在表示球形/能量角变量的动量坐标中,我们提出了相应的Vlasov-Boltzmann方程,其中包含一个线性碰撞算子和一个奇异测度,以适当的方式将散射建模为带结构的函数,适用于热电子纳米尺度输运。我们展示了在熵范数下半离散DG格式的稳定性结果,针对一维位置(二维动量)和二维位置(三维动量),利用碰撞算子的耗散性质及其熵不等式。后者依赖于哈密顿量的指数,而不是仅与动能相关的麦克斯韦分布。对于一维问题,知道泊松方程的解析解并收敛到恒定电流对于获得完全稳定性(加权熵范数随时间减少)至关重要。对于二维问题,在估计熵范数下的稳定性时考虑了镜面反射边界条件和周期性。关于DG方案中一维问题的保持正性证明,受\cite{ZhangShu1}、\cite{ZhangShu2}和\cite{CGP}、\cite{EECHXM-JCP}的启发,我们将碰撞视为源项,并找到传输项和碰撞项的凸组合,以保证下一时间步数值概率密度的单元平均值的正性。通过应用保留单元平均值的限制器\cite{ZhangShu1}和\cite{ZhangShu2},修改分段线性解的斜率,从而保证域内概率密度数值解的正性。
摘要: This work is related to developing entropy-stable positivity-preserving Discontinuous Galerkin (DG) methods as a computational scheme for Boltzmann-Poisson systems modeling the probability density of collisional electronic transport along semiconductor energy bands. In momentum coordinates representing spherical / energy-angular variables, we pose the respective Vlasov-Boltzmann equation with a linear collision operator and a singular measure, modeling scatterings as functions of the band structure appropriately for hot electron nanoscale transport. We show stability results of semi-discrete DG schemes under an entropy norm for 1D-position (2D-momentum) and 2D-position (3D-momentum), using dissipative properties of the collisional operator given its entropy inequality. The latter depends on an exponential of the Hamiltonian rather than the Maxwellian associated with only kinetic energy. For the 1D problem, knowing the analytic solution to the Poisson equation and convergence to a constant current is crucial to obtaining full stability (weighted entropy norm decreasing over time). For the 2D problem, specular reflection boundary conditions and periodicity are considered in estimating stability under an entropy norm. Regarding the positivity-preservation proofs in the DG scheme for the 1D problem, inspired by \cite{ZhangShu1}, \cite{ZhangShu2}, and \cite{CGP}, \cite{EECHXM-JCP}, we treat collisions as a source and find convex combinations of the transport and collision terms which guarantee positivity of the cell average of our numerical probability density at the next time. The positivity of the numerical solution to the probability density in the domain is guaranteed by applying the limiters in \cite{ZhangShu1} and \cite{ZhangShu2} that preserve the cell average modifying the slope of the piecewise linear solutions to make the function non-negative.
评论: 第一作者感谢在访问ORNL期间与Eirik Endeve和Cory Hauck的讨论(限于正性保持,见arXiv:1711.03949),此次旅行由kinet资助项目NSF-RNMS DMS-1107465支付。V3是一个更长的版本,其中增加了两个新的证明来处理曲线动量,与L2误差估计定理相关。
主题: 数值分析 (math.NA) ; 计算物理 (physics.comp-ph)
MSC 类: 65R20
引用方式: arXiv:1911.00593 [math.NA]
  (或者 arXiv:1911.00593v3 [math.NA] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.1911.00593
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jose Morales Escalante [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2019 年 11 月 1 日 21:17:13 UTC (26 KB)
[v2] 星期日, 2021 年 3 月 28 日 21:15:45 UTC (26 KB)
[v3] 星期二, 2024 年 5 月 28 日 21:06:33 UTC (40 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
查看许可
当前浏览上下文:
math.NA
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2019-11
切换浏览方式为:
cs
cs.NA
math
physics
physics.comp-ph

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号