球坐标动量空间下相对论Vlasov方程的数值算法  

Numerical Method for Relativistic Vlasov Equation in Cartesian-Spherical Coordinate System

作　　者：张华[1,2] 吴思忠[1] 周沧涛[1,2] 何民卿 蔡洪波[1,2] 曹莉华[1,2] 朱少平[1] 贺贤土[1,2] 

机构地区：[1]北京应用物理与计算数学研究所,北京100094 [2]北京大学应用物理与技术中心,北京100871

出　　处：《计算物理》2017年第5期543-554,共12页Chinese Journal of Computational Physics

基　　金：大科学装置国家重点研发计划(2016YFA0401100);国家自然科学基金(91230205;11575031)资助项目

摘　　要：针对相对论Vlasov方程动量区间跨度大、难以计算的困难,将相对论Vlasov方程在球坐标动量空间中进行数值求解.对相对论Vlasov方程球坐标动量空间构造4阶非分裂守恒型数值格式.数值模拟相对论Landau阻尼问题并与解析理论进行比较,验证数值模型和算法的有效性.对激光等离子体相互作用进行初步模拟分析,表明通过采用球坐标下的动量空间,可在相对较少动量网格情形下,获得与粒子模拟可相互验证的结果.We study numerical method for relativistic Vlasov equation and present a scheme for computing Vlasov equation based on Cartesian-spherical coordinate system,which can be used to reduce number of numerical grid for momentum space.Furthermore,a 4th order non-splitting finite volume scheme is proposed in order to solve momentum parts of relativistic Vlasov equation.In test problems,especially relativistic Landau problem,laser-plasma interaction are solved by using the scheme.We confirm the scheme with theoretically analysis as well as numerical comparison with results of PIC method.

关 键 词：相对论Vlasov方程 相对论Landau阻尼 等离子体 

分 类 号：O53[理学—等离子体物理]