Гибридные численные модели ионно-звуковых ударных волн в многокомпонентной плазме Текст научной статьи по специальности «Физика»

114

Секция 6

Список литературы

1. Ю.Г. Соловейчик, М.Э. Рояк, М.Г. Персова. Метод конечных элементов для решения скалярных и векторных задач. - Новосибирск: НГТУ, 2007. - 899 с.

2. Bossavit A. Computational Electromagnetism: Variational Formulations, Complementarity, Edge Elements. Academic Press, 1998, 352pp.

Гибридные численные модели ионно-звуковых ударных волн в многокомпонентной плазме

А. А. Ефимова, Г. И. Дудникова

Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН

Email: efimova@ssd.sscc.ru

DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10235

Генерация продольных электростатических ионно-звуковых волн в плазме возможна только в том случае, когда температура электронов значительно превышает температуру ионов [1]. Подобные условия являются типичными для плазмы солнечного ветра и часто реализуются в лабораторных экспериментах как по нагреву и удержанию плазмы, так и по ускорению частиц при взаимодействии лазерного импульса с плазмой [2]. В реальности в плазме обычно присутствуют ионы различных сортов. Многокомпонентный состав ионов приводит к существенному изменению структуры ударной волны и механизмов ускорения заряженных частиц во фронте волны. В данной работе представлены одномерные гибридные численные модели генерации ионно-звуковых ударных волн в многокомпонентной плазме, основанные на кинетическом приближении только для ионной компоненты плазмы. Для решения уравнений Власова используется метод частиц-в-ячейках. Исследована эволюция локализованного возмущения плотности плазмы произвольной амплитуды в зависимости от типа и процентного содержания ионных компонент и функции распределения электронов. Получены оценки применимости гибридных моделей для описания закритических режимов генерируемых ударных волн.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 18-29-21025).

Список литературы

1. Сагдеев Р. З. Коллективные процессы и ударные волны в разреженной плазме. / Вопросы теории плазмы. Под редакцией М. А. Леонтовича. Москва: Атомиздат, 1964. — Выпуск 4., С. 20-80.

2. Malkov M. A., Sagdeev R. Z., Dudnikova, G. I., et al. Ion-acoustic shocks with self-regulated ion reflection and acceleration // Physics of Plasmas, 2016. — Volume 23, Issue 4, P. 043105.

Boundary element method in 3D problems of mathematical physics

V. Ya. Ivanov

Institute of Computational Technologies SB RAS

Email: vivanov.48@mail.ru

DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10236

Numerical algorithms of the boundary problems described by Laplace, Poisson, Helmholtz and Maxwell equations based on the integral representations are described. Combinations of single-layer, double-layer and volume potentials are used to represent the solution. Analytical technique of singularity extraction is used to obtain precision and stable numerical solutions for a potential and its high-order derivatives [1]. The numerous examples of test problems and applications to the precision problems of electron optics, accelerator physics and plasma-beam interaction are demonstrated [2-7]. The original algorithms can be used for the problems of analysis, optimization and synthesis of physical electronic devices [8]. Decomposition algorithms to solve complex three-dimensional problems are presented [9].

References

1. Ivanov V, Kriklivyy V. Numerical algorithms for boundary problems with disturbed axial symmetry. NIM A. 2004; 519: 96-116.

2. Ivanov V, Teryaev V, Karliner M, Yakovlev V. Application of the method of boundary integral equations for the calculation of high-frequency resonators. Zhurnal Vychislitelnoi Matematiki I Matematicheskoi Fiziki. 1986; 12 :.1900-1905. In Russian.