We explore the possibilities of applying structure-preserving numerical methods to a plasma hybrid model with kinetic ions and mass-less fluid electrons satisfying the quasi-neutrality relation. The numerical schemes are derived by finite element methods in the framework of finite element exterior calculus (FEEC) for field variables, particle-in-cell (PIC) methods for the Vlasov equation, and splitting methods in time based on an anti-symmetric bracket proposed. Conservation properties of energy, quasi-neutrality relation, positivity of density, and divergence-free property of the magnetic field are given irrespective of the used resolution and metric. Local quasi-interpolation is used for dealing with the current terms in order to make the proposed methods more efficient. The implementation has been done in the framework of the Python package STRUPHY [1], and has been verified by extensive numerical experiments.


翻译:我们探讨了将结构保持的数值方法应用于一个具有动力离子和满足准中性关系的无质量流体电子的等离子体混合模型的可能性。该数值方案通过有限元方法在有限元外微积分(FEEC)框架下推导出场变量,通过PIC方法处理Vlasov方程,以及基于反对称括号的时间分裂方法进行时间分裂。能量、准中性关系、密度的正性以及磁场的无散性等保守性质是不受使用的分辨率和度量的,并且使用本地准插值来处理电流项,以使所提出的方法更高效。此外,该方法已实现在Python软件包STRU[1]中,并通过了大量的数值实验验证。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2023新书】常微分方程的数值方法,134页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2023年2月22日
【2023新书】使用Python进行统计和数据可视化,554页pdf
专知会员服务
126+阅读 · 2023年1月29日
【干货书】面向计算科学和工程的Python导论,167页pdf
专知会员服务
41+阅读 · 2021年4月7日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2020年11月20日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月24日
VIP会员
相关VIP内容
【2023新书】常微分方程的数值方法,134页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2023年2月22日
【2023新书】使用Python进行统计和数据可视化,554页pdf
专知会员服务
126+阅读 · 2023年1月29日
【干货书】面向计算科学和工程的Python导论,167页pdf
专知会员服务
41+阅读 · 2021年4月7日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2020年11月20日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员