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ESAIM: Proc.
Volume 53, March 2016
CEMRACS 2014 – Numerical Modeling of Plasmas
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| Page(s) | 133 - 148 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/proc/201653009 | |
| Published online | 01 April 2016 | |
Electromagnetic PIC simulations with smooth particles: a numerical study*
1 CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ
Paris 06, UMR 7598, Laboratoire Jacques-Louis Lions, 4, place Jussieu 75005, Paris, France
2 Université de Toulouse, UMR5219,
Institut de Mathématiques de Toulouse, F-31062
Toulouse,
France
3 Nuclétudes, CS 70117,
91978
Courtaboeuf cedex,
France
In this article we study a charge-conserving finite-element particle scheme for the Maxwell-Vlasov system that is based on a div-conforming representation of the electric field and we propose a high-order deposition algorithm for smooth particles with piecewise polynomial shape. The numerical performances of the method are assessed with an academic beam test-case, and it is shown that for an appropriate choice of the particle parameters the efficiency of the resulting method overcomes that of similar finite-element schemes using point particles.
Résumé
Cet article présente un schéma éléments-finis conservant la charge pour le système de Vlasov-Maxwell basé sur une représentation div-conforme du champ électrique, ainsi qu’un algorithme d’ordre élevé pour déposer le courant porté par des particules régulières polynômiales par morceaux. Les performances numériques du schéma couplé sont évaluées à l’aide d’un cas test académique de faisceau, et nous montrons que pour un choix approprié des paramètres des particules, cette méthode se révèle plus efficace que d’autres schémas similaires couplés avec des particules ponctuelles.
© EDP Sciences, SMAI 2016
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