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准中性等离子体模拟中的两种渐近保持PIC算法研究

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真空科学与技术学报 2010年第1期30卷 6-10页

作者：孙安邦毛根旺 P.Degond F.Deluzet L.Navoret M.-H.Vignal 夏广庆西北工业大学航天学院西安710072 保尔.萨巴蒂埃大学图卢兹法国31062

针对准中性无碰撞等离子体的Vlasov方程及与其相耦合的求解电势的Poisson方程所组成的Vlasov-Poisson系统,提出了两种渐近保持PIC算法,并将其运用到一维周期性波动等离子体模型上。与传统PIC算法相比较,两种渐近保持PIC算法解决了Vlasov... 详细信息

针对准中性无碰撞等离子体的Vlasov方程及与其相耦合的求解电势的Poisson方程所组成的Vlasov-Poisson系统,提出了两种渐近保持PIC算法,并将其运用到一维周期性波动等离子体模型上。与传统PIC算法相比较,两种渐近保持PIC算法解决了Vlasov-Poisson系统多尺度参数中的小量束缚问题,时间和空间步长的选取可以克服传统粒子模型中等离子体周期及德拜长度的限制,且模拟结果稳定正确,大大提高了计算效率。

关键词：渐近保持 Vlasov-Poisson 准中性 PIC 多尺度

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周期性等离子体模拟中的渐近保持PIC算法

周期性等离子体模拟中的渐近保持PIC算法

第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术...

作者：孙安邦毛根旺 P.Degond 杨涓夏广庆西北工业大学航天学院保尔·萨巴蒂埃大学

针对一维准中性无碰撞等离子体的Vlasov方程及与其相耦合的求解电势的Poisson方程所组成的Vlasov-Poisson系统,提出了两种渐近保持PIC算法,并将其运用到一维

关键词： Vlasov-Poisson 准中性渐近保持 PIC 多尺度

来源： cnki会议评论

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加权本质无振荡方法综述

厦门大学学报（自然科学版） 2023年第6期62卷 979-990页

作者：邱建贤熊涛厦门大学数学科学学院福建厦门361005

高精度加权本质无振荡(weighted essentially non-oscillatory,WENO)格式是求解可压缩双曲守恒律的一类重要的数值格式.它基于有限差分和有限体积两类框架,通过不同模版的非线性加权组合来实现对激波等间断解的高分辨率数值模拟,并克服... 详细信息

高精度加权本质无振荡(weighted essentially non-oscillatory,WENO)格式是求解可压缩双曲守恒律的一类重要的数值格式.它基于有限差分和有限体积两类框架,通过不同模版的非线性加权组合来实现对激波等间断解的高分辨率数值模拟,并克服虚假的数值振荡.近些年来,基于非等距模板和改变加权组合方式从而提高WENO格式的鲁棒性和计算效率,高维问题结构和无结构网格的可拓展性,和对稳态问题的快速低残差收敛性仍是WENO格式设计的热门研究课题.同时将WENO格式和高阶显隐(implicit-explicit,IMEX)Runge-Kutta时间离散格式结合,应用于极端条件下的复杂流动问题的高效稳健数值模拟也是一个非常活跃的研究方向.我们开展了一系列的高精度WENO格式的设计和应用的研究,包括设计了大小非等距模板任意正线性权组合的新型WENO-ZQ格式,基于Hermite插值或重构的Hermite WENO(HWENO)格式,和对全速域欧拉、浅水波等方程组一致稳定的渐近保持WENO格式等,大大增强了WENO型格式的灵活性,也丰富了WENO格式的应用领域,将在国防工程、航空航天、天体物理、大气海洋等领域有广阔的应用前景.

关键词：加权本质无振荡方法 Hermite型加权本质无振荡方法双曲守恒律渐近保持

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辐射输运方程的统一气体动理学格式

中国科学：数学 2021年第6期51卷 799-832页

作者：江松徐昆孙文俊许小静北京应用物理与计算数学研究所北京100094 香港科技大学数学系中国香港北京大学应用物理与技术研究中心北京100871 西南科技大学理学院绵阳621010

辐射输运方程的数值模拟在天体物理、武器物理和惯性约束与磁约束聚变等研究中都起着非常重要的作用.在实际问题中,背景介质的不透明度系数决定了辐射光子在其中的传输行为.光性薄(不透明度系数小)的介质对辐射光子是透明的,光子与背景... 详细信息

辐射输运方程的数值模拟在天体物理、武器物理和惯性约束与磁约束聚变等研究中都起着非常重要的作用.在实际问题中,背景介质的不透明度系数决定了辐射光子在其中的传输行为.光性薄(不透明度系数小)的介质对辐射光子是透明的,光子与背景介质的相互作用弱,光子传输具有输运传播性质;而光性厚(不透明度系数大)的介质对辐射光子是不透明的,光子与背景介质的相互作用强,光子传输具有扩散性质.因此在辐射输运方程的计算中,如何设计既能得到光子输运传播性质又能捕捉光子扩散传播性质的渐近保持离散格式是目前一个非常活跃和前沿的研究方向.本文简要介绍近几年在辐射输运方程的渐近保持统一气体动理学格式(unified gas kinetic scheme,UGKS)研究方面的进展.本文主要以灰体辐射输运方程为例,详细介绍UGKS的构造方法并给出其渐近分析.同时,结合角度有限元方法和球谐函数展开的方法,介绍如何减弱/去除基于离散纵标法的UGKS具有射线效应的问题,以及相应的改进渐近保持格式.此外,也介绍了将渐近保持的UGKS应用拓展到考虑流体运动的完全辐射流体力学方程组.最后,用一些数值例子验证了格式的渐近保持性和保正性等性质.

关键词：辐射输运方程渐近保持保正统一气体动理学格式辐射流体力学方程组

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基于气体动理学方法的多尺度稳态热辐射计算

航空学报 2021年第S1期42卷 209-217页

作者：张华波周瑞睿李思达孙亚松西北工业大学动力与能源学院西安710129 上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 西北工业大学太仓长三角研究院太仓215400

随着航空发动机燃烧室内燃气温度的提升,高温区域的热辐射问题将会变得更为重要,同时由于高温气体辐射导致辐射特性的剧烈变化,将会呈现出多尺度的现象,增加了辐射计算的难度。文章通过稳态离散统一气体动力学格式(SDUGKS,Steady Discre... 详细信息

随着航空发动机燃烧室内燃气温度的提升,高温区域的热辐射问题将会变得更为重要,同时由于高温气体辐射导致辐射特性的剧烈变化,将会呈现出多尺度的现象,增加了辐射计算的难度。文章通过稳态离散统一气体动力学格式(SDUGKS,Steady Discrete Unified Gas Kinetics Scheme)的思路实现稳态辐射问题的求解,SDUGKS格式通过特征线差分离散的方法实现单元界面的重构,通过某种迭代格式来实现单元数据的更新,这一过程实现了对网格内部的辐射特性的有效模拟,该过程可适用于任何具体的辐射尺度。因此就可以在任意网格条件下实现多尺度问题的计算。文章引入了修正的延迟修正法(Deferred-correction,DC)实现单元数据更新,对单一尺度和多尺度问题进行了计算,在单一尺度问题中,验证了SDUGKS格式求解稳态辐射问题的正确性,进一步构造多尺度问题进行求解,论证了SDUGKS在多尺度问题计算中的渐近保持性质和准确性。

关键词：热辐射稳态多尺度离散统一气体动力学格式延迟修正法渐近保持

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辐射输运问题的保渐近SCB算法

辐射输运问题的保渐近SCB算法