准中性等离子体模拟中的两种渐近保持PIC算法研究

针对准中性无碰撞等离子体的Vlasov方程及与其相耦合的求解电势的Poisson方程所组成的Vlasov-Poisson系统,提出了两种渐近保持PIC算法,并将其运用到一维周期性波动等离子体模型上。与传统PIC算法相比较,两种渐近保持PIC算法解决了Vlasov-Poisson系统多尺度参数中的小量束缚问题,时间和空间步长的选取可以克服传统粒子模型中等离子体周期及德拜长度的限制,且模拟结果稳定正确,大大提高了计算效率。

法国等离子体推进技术的研究与发展

回顾了法国等离子体推进技术的发展历程,概述了法国等离子体推力器的型号种类,介绍了法国霍尔推力器的研究进展与现状、工程计划及飞行应用。应用领域主要包括地球同步轨道通信卫星的位置保持和轨道提升以及作为深空探测的主推进。根据法国等离子体推进技术的研究与发展,提出了国内等离子体推进的研究方向和发展思路。

渐近保持PIC算法在等离子体粒子模拟中的应用

针对准中性Vlasov-Poisson系统中多尺度物理参数共存的问题开展研究,采用渐近保持格式推导出与Vlasov方程相耦合的Poisson方程。数值模拟了一维等离子体在真空中的膨胀,比较了渐近保持PIC算法与传统PIC算法模拟结果的异同。结果表明:两种算法在满足多尺度中小尺度量限制的前提下,其结果保持高度一致;且在克服小尺度量束缚时,渐近保持PIC算法依然可以正确地模拟等离子体的物理行为,大大节省了计算时间。