等离子体粒子模拟及其应用课程大作业暨2020年第4次组会报告(附教学视频)

2022-02-13 0 171

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hahaha[/ghide_toutiao]2020年疫情期间ZOOM录制的粒子模拟线上课程

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目录

等离子体粒子模拟及其应用课程大作业暨2020年第4次组会报告(附教学视频)

程序变量说明

nss:两种成分的电子
np:粒子数目
idimv:每个电子有两个坐标,三个速度
nx,ny:分别是x,y方向的网格点
nloop:计算的总步数
dt:时间步长
part(idimv,np,nss):所有电子坐标和速度的数组
dns(nss):两种电子成分的权重
part(idimv,np):所有离子坐标和速度的数组
vbe(idimp),vte(idimp):电子初始的平均速度和热速度
vbi(idimp),vti(idimp):离子初始的平均速度和热速度
fx(nxv,ny),fy(nxv,ny):网格上电场的x,y分量(实空间)
fxc(nxv,ny),fyc(nxv,ny):网格上电场的x,y分量(复空间)
qs(nxv,ny,nss):两种电子成分在网格上的电荷
q(nxv,ny):网格上的电荷密度(实空间)
qc(nxv,ny):网格上的电荷密度(复空间)

we:通过电势算的电场能量
eke:电子动能
eki:粒子动能
wt:系统中的总能量
fx:电场在x方向的分量
fy:电场在y方向的分量
wx:x方向上的电场能量
wy:y方向上的电场能量

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验证数值不稳定性

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网格自加热效应验证

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束流不稳定性结果(附MATLAB代码)

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clc;clear all;load D:\Fortran\shuliu\ee.dat;
loop=15;Cxy=256;qq=zeros(Cxy,Cxy,loop);
ex=zeros(Cxy,Cxy,loop);ey=zeros(Cxy,Cxy,loop);
for i=1:loop
    for j=1:Cxy
        for k=1:Cxy
            temp=Cxy*(j-1)+k+Cxy*Cxy*(i-1);qq(j,k,i)=ee(temp,3);
            ex(j,k,i)=ee(temp,4);ey(j,k,i)=ee(temp,5);
        end
    end
end
x=1:Cxy;y=1:Cxy;[X,Y]=meshgrid(x,y)
figure(1)
for i=1:loop
     subplot(5,3,i);contour(X,Y,qq(:,:,i))
end
figure(2)
for i=1:loop
     subplot(5,3,i);contour(X,Y,ex(:,:,i))
end
figure(3)
for i=1:loop
     subplot(5,3,i);contour(X,Y,ey(:,:,i))
end

例子:网格50*50,网格距为1,每个网格里有均匀分布的100个粒子,粒子电量为1,使用粒子云分室法计算格点的电荷量。

结果图

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MATLAB程序

 

function [q]=electron_density()

q=zeros(51,51);

for i=1:50

for j=1:50

for m=1:10

for n=1:10

q(i,j)=q(i,j)+(11-m)*(11-n)/(11*11);

q(i+1,j)=q(i+1,j)+m*(11-n)/(11*11);

q(i,j+1)=q(i,j+1)+(11-m)*n/(11*11);

q(i+1,j+1)=q(i+1,j+1)+m*n/(11*11);

end

end

end

end

raw=zeros(1,51);column=zeros(52,1)

q_raw=[q;raw];q_column=[q_raw column]

figure(1);pcolor(q_column);colorbar;

end

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