ТАРАКАНОВ Владимир Павлович ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ И ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ФИЗИКИ ПЛАЗМЫ ПОСРЕДСТВОМ КОДА КАРАТ

Короткий зміст

Во введении приведены сведения, изложенные выше, а также дан обзор методов численного моделирования в электродинамике и существующих кодов. Оценивается применимость метода PiC для моделирования плазменных и пуч¬ковых систем. Приведены требования к компьютерам, на которых можно вы¬полнять вычислительный эксперимент посредством кода КАРАТ. Кратко описа¬ны задачи, где его применение является эффективным.
В главе 1 описаны физические модели и алгоритмы, использованные в коде. Физическая модель кода КАРАТ включает описания процессов, характер¬ных для электродинамики, с уникальной на настоящее время широтой охвата и полнотой. В основе кода лежат уравнения электродинамики в дискретном пред¬ставлении. Во-первых, пространство счетной моделируемой области разбивается на отдельные ячейки ортогональной равномерной сеткой, параллельной коорди¬натным осям. Во-вторых, носители зарядов также представляются в дискретном виде с зарядами, значительно превышающими элементарный заряд, что является основой метода PiC-частиц. Введено несколько типов частиц для моделирования одновременно нескольких объектов и обеспечения возможности выделения вклада каждого объекта. Впервые PiC-частицам придана дополнительная харак¬теристика — уровень ионизации, что позволило описывать процессы в плазмах с ионами различной зарядности. Выписаны уравнения Максвелла и релятивист¬ские уравнения движения Лорентца и выполнено их обезразмеривание в удоб-ной для рассматриваемой области применимости виде.