In this paper, we propose a conservative low rank tensor method to approximate nonlinear Vlasov solutions. The low rank approach is based on our earlier work (arxiv: 2106.08834). It takes advantage of the fact that the differential operators in the Vlasov equation are tensor friendly, based on which we propose to dynamically and adaptively build up low rank solution basis by adding new basis functions from discretization of the differential equation, and removing basis from a singular value decomposition (SVD)-type truncation procedure. For the discretization, we adopt a high order finite difference spatial discretization together with a second order strong stability preserving multi-step time discretization. While the SVD truncation will remove the redundancy in representing the high dimensional Vlasov solution, it will destroy the conservation properties of the associated full conservative scheme. In this paper, we develop a conservative truncation procedure with conservation of mass, momentum and kinetic energy densities. The conservative truncation is achieved by an orthogonal projection onto a subspace spanned by $1$, $v$ and $v^2$ in the velocity space associated with a weighted inner product. Then the algorithm performs a weighted SVD truncation of the remainder, which involves a scaling, followed by the standard SVD truncation and rescaling back. The algorithm is further developed in high dimensions with hierarchical Tucker tensor decomposition of high dimensional Vlasov solutions, overcoming the curse of dimensionality. An extensive set of nonlinear Vlasov examples are performed to show the effectiveness and conservation property of proposed conservative low rank approach. Comparison is performed against the non-conservative low rank tensor approach on conservation history of mass, momentum and energy.


翻译:在本文中,我们提出一种保守的低级高压方法,以近似非线性Vlasov解决方案。低级方法以我们先前的工作为基础(arxiv: 2106.08834)。 低级方法以我们先前的工作为基础(arxiv: 2106.08834)。 它利用了以下事实:Vlasov方程式中的差异操作员是软体的,我们以此为基础建议通过从差异方程式的离散中添加新的基质功能,以及从单值分解(SVD)型静电解解调程序(SVVD)型分解程序中去除基础。对于离散化程序,我们采用了高度的定序固定的空间离散化方法,同时采用二级强的稳定性,保持多步性效率,保持多步制时间分解。虽然SVVD调解调调调调能操作将消除代表高维度Vlasov方方方程式解决方案的冗余性,但将破坏相关的全级解决方案的保存性能。 在本文中,我们开发保守的调调调调调调调调调调调调调调的调调调调调调调调调调调方法, 方法是通过对一个小空间的次空间的下测测测测测测算法, 以1美元,在Sral-xxxxxxxxxxxxxx的平平平平平平平平平平流的 度数据进行,在Sx的高度的平的压的压的压的压的压的轨的轨法进行。

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