Comparación de esquemas basados en diferencias finitas, volúmenes finitos y semi-Lagrangianos para la solutión del sistema Vlasov-Poisson

摘要

En el marco de la teoría cinética de plasmas, cuando la dinámica de las partículas esta gobernada por interacciones electromagnéticas de largo alcance, entonces la evolución temporal de la función de distribución de cada especie está dada por la ecuación de Vlasov, la cual provee una descriptión cinética completa del plasma. Si los campos magnéticos auto generados y externos son despreciables, la fuerza de Lorentz se debe sólo al campo eléctrico, el cual puede computarse a partir de la ecuación de Poisson en el caso no relativista. En este artículo, se presenta y compara una extensa selección de métodos numéricos usados cotidianamente para la resolución del sistema Vlasov-Poisson sobre un espacio de fases bidimensional x − v. Estos métodos son los basadas en diferencias finitas, volúmenes finitos, y semi-Lagrangianos advectivos y conservativos. La precisión de los esquemas se evalúa y compara a través de los problemas de prueba clásicos del amortiguamiento lineal y no lineal de Landau.