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rish_01400_62.pdf | 1.96 MB | Adobe PDF | 見る/開く |
タイトル: | <解説・資料>相対論的プラズマ粒子シミュレーションのための粒子計算アルゴリズム |
その他のタイトル: | Numerical methods for charged particles in relativistic particle-in-cell simulation |
著者: | 銭谷, 誠司 加藤, 恒彦 |
著者名の別形: | Zenitani, Seiji Kato, Tsunehiko |
発行日: | 5-Nov-2018 |
出版者: | 京都大学生存圏研究所 |
誌名: | 生存圏研究 |
巻: | 14 |
開始ページ: | 62 |
終了ページ: | 77 |
抄録: | 宇宙プラズマ研究では、電磁場の中で荷電粒子の運動を解き進めるプラズマ粒子シミュレーション(Particle-in-cell; PICシミュレーション)が広く活用されている。本稿では、相対論的な粒子運動および全体運動を伴う相対論的プラズマ系をPICシミュレーションで扱うための数値解法を、大きく2つのカテゴリに分けて解説する。前半は、Sobol法などの粒子分布を静止系で初期化する数値解法を紹介する。そして、このような粒子分布にローレンツ変換を施す方法を解説する。後半は、粒子運動の時間積分法としてBoris法とvay法を紹介し、相対論的プラズマ流に特有の数値問題を議論する。 This tutorial article describes numerical methods to deal with a relativistic plasma in particle-in-cell (PIC) simulation. We first overview numerical methods to in itialize particles that follow relativistic velocity distribution functions. Then we describe how to Lorentz-boost the plasma distribution. Next, we introduce two particle integrators, the Boris method and the Vay method. We further present a numerical problem in a magnetized plasma ow at a relativistic speed. It is found that the Boris solver leads to a numerical boost in the momentum space, which depends on the square of the timestep. |
URI: | http://hdl.handle.net/2433/235378 |
関連リンク: | https://www.rish.kyoto-u.ac.jp/introduction/publication/humanosphere_research/ |
出現コレクション: | 14号 |
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