CC BY
9178
Минисимпозиум
Минисимпозиум МЕТОДЫ ЧАСТИЦ: ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ И СОВРЕМЕННЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
Суперкомпьютерное моделирование полевой ионизации при взаимодействии лазерного импульса с плазмой
Е. А. Берендеев1, И. В. Тимофеев2
1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН 2Институт ядерной физики СО РАН Email: evgeny. berendeev@gmail.com DOI: 10.24411/9999-017A-2020-10311
В работе рассматривается 2D3V аксиально симметричная PIC модель, с помощью которой проведены полномасштабные расчеты лабораторного эксперимента в ИЛФ СО РАН по генерации ЭМ волн на второй гармонике плазменной частоты при столкновении в сверхзвуковой газовой струе двух фемто-секундных лазерных импульсов. Предварительные расчеты столкновения лазерных импульсов в плазме показали возможность достижения эффективности оптико-терагерцового преобразования на уровне 0.02 %, однако было обнаружено, что значительный вклад в эту эффективность дает механизм плазменной антенны, который появляется после нарастания продольной модуляции плотности ионов и связан с конверсией каждой из кильватерных волн на такой модуляции. Для более точного воспроизведения реальных условий эксперимента в модель был добавлен механизм полевой ионизации, благодаря которому появилась возможность инжектировать лазеры непосредственно в газ и рассчитывать плотность образующихся в результате ионизации ионов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 19-07-00446).
О разрывном методе частиц для квазилинейного переноса
С. В. Богомолов1, М. А. Филиппова1, А. Е. Кувшинников2 1Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова 2Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН Email: kuvsh90@yandex.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2020-10312
Разрывный метод частиц [1] является развитием методов частиц, одного из классов дискретных методов решения уравнений в частных производных. Основой всех методов частиц является микро-макропереход, или, используя традиционный подход, представление искомой функции в виде набора S-функций с их дальнейшей аппроксимацией классическими функциями. В настоящее время большой популярностью пользуются методы типа SPH (гидродинамики сглаженных частиц), в которых аппроксимирующие функции (функции ядра) являются достаточно гладкими. Подход разрывного метода частиц основан на аппроксимации S-функций последовательностью прямоугольных фигур. Данные прямоугольные фигуры и являются частицами. На каждом шаге по времени решаются уравнения движения частиц. Этот этап является предиктором нашего метода. Из-за разницы скоростей между частицами образуются пересечения или зазоры. Они представляют собой погрешность аппроксимации плотности распределения, которая в квазилинейном уравнении переноса суть скорость движения сплошной среды. На этапе корректора необходимо минимизировать эту погрешность, для чего будем изменять ширину частиц, тем самым подбирая правильную аппроксимацию S-функций. Этот этап можно считать специальным способом восстановления плотности, который позволяет наиболее точно моделировать разрывные решения, а именно, размазывать разрыв лишь на одну частицу, что является ключевой особенностью наших рассуждений и отличием от других алгоритмов. Таким методом были решены одномерные задачи для квазилинейного уравнения переноса, уравнения Бюргерса, системы уравнений мелкой воды и системы уравнений газовой динамики.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках научного проекта № 20-01-00358.
