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放电等离子体粒子云网格蒙特卡罗模拟的分层级验证方法
1
作者
尚天博
杨薇
+1 位作者
宋萌萌
周前红
《强激光与粒子束》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期4-12,共9页
当前,科学计算的验证主要针对基于确定性偏微分方程组的网格离散方法。放电等离子体的粒子云网格PIC方法作为一种粒子-网格耦合的仿真手段,其验证方法具有显著不同的特点:第一,PIC仿真除了在时间和空间上进行离散,还需要对粒子数权重进...
当前,科学计算的验证主要针对基于确定性偏微分方程组的网格离散方法。放电等离子体的粒子云网格PIC方法作为一种粒子-网格耦合的仿真手段,其验证方法具有显著不同的特点:第一,PIC仿真除了在时间和空间上进行离散,还需要对粒子数权重进行离散;第二,离散粒子的相空间分布函数是否适合作为验证研究的观测量;第三,粒子-网格耦合过程中的电场插值和电荷分配会影响PIC仿真的全局收敛精度。另外,当PIC方法与蒙特卡罗(MC)方法耦合时,离散误差和随机误差通常叠加在一起,理查德森外推需要结合系综平均进行。提出了一种分层级验证的方法。首先对单粒子轨道、电磁场求解、二体粒子碰撞进行收敛精度阶测试;然后采用空间电荷限制流、气体的傅里叶流动等具有精确解的经典物理模型分别对集成PIC、MC模块进行离散误差评估;最后采用放电物理过程对程序功能进行基准校验。
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关键词
PIC方法
验证技术
精度阶测试
放电模拟
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职称材料
题名
放电等离子体粒子云网格蒙特卡罗模拟的分层级验证方法
1
作者
尚天博
杨薇
宋萌萌
周前红
机构
北京应用物理与计算数学研究所
中国工程物理研究院研究生部
出处
《强激光与粒子束》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期4-12,共9页
基金
国家自然科学基金项目(12375245、12005023)
中国工程物理研究院院长基金项目(YZJJLX2022016)。
文摘
当前,科学计算的验证主要针对基于确定性偏微分方程组的网格离散方法。放电等离子体的粒子云网格PIC方法作为一种粒子-网格耦合的仿真手段,其验证方法具有显著不同的特点:第一,PIC仿真除了在时间和空间上进行离散,还需要对粒子数权重进行离散;第二,离散粒子的相空间分布函数是否适合作为验证研究的观测量;第三,粒子-网格耦合过程中的电场插值和电荷分配会影响PIC仿真的全局收敛精度。另外,当PIC方法与蒙特卡罗(MC)方法耦合时,离散误差和随机误差通常叠加在一起,理查德森外推需要结合系综平均进行。提出了一种分层级验证的方法。首先对单粒子轨道、电磁场求解、二体粒子碰撞进行收敛精度阶测试;然后采用空间电荷限制流、气体的傅里叶流动等具有精确解的经典物理模型分别对集成PIC、MC模块进行离散误差评估;最后采用放电物理过程对程序功能进行基准校验。
关键词
PIC方法
验证技术
精度阶测试
放电模拟
Keywords
PIC method
verification techniques
order of accuracy test
discharge simulation
分类号
O539 [理学—等离子体物理]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
放电等离子体粒子云网格蒙特卡罗模拟的分层级验证方法
尚天博
杨薇
宋萌萌
周前红
《强激光与粒子束》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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参考文献
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