物理学 > 计算物理
标题: Nyström型指数积分器用于强磁场中的带电粒子动力学
标题: Nyström Type Exponential Integrators for Strongly Magnetized Charged Particle Dynamics
摘要: 计算带电粒子在电磁场中的动力学(即粒子推进问题)是等离子体物理模拟中粒子-网格(PIC)方法中最计算密集的组成部分之一。当等离子体强烈磁化时,这一任务尤其具有挑战性,因为在这种情况下,粒子运动包含从高度振荡的快速回旋运动到缓慢宏观行为的广泛时间尺度, resulting 的数值模型非常刚性。目前用于模拟粒子运动的最先进的时间积分器由于问题的严重数值刚性而存在局限性,因此需要更高效的 方法。最近,指数积分器被提出作为一种有前景的新方法用于这些模拟,并显示出相对于常用方案的计算优势。指数方法可以精确求解线性问题,并且是$A$稳定的。在本文中,标准指数算法框架被扩展,以推导出一种将牛顿运动方程作为二阶微分方程集成的 Nyström 型指数方法。推导出了二阶和三阶的特定 Nyström 型方案,并应用于强磁化粒子推进问题。数值实验表明,Nyström 型指数积分器在计算效率方面相比标准指数方法有显著提升。
当前浏览上下文:
physics.comp-ph
文献和引用工具
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
推荐器和搜索工具
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.