Comptes Rendus
no. 11
Analyse numérique
Conservation de la charge dans les codes PIC

Présenté par : Philippe G. Ciarlet

Régine Barthelmé1
1 IRMA, université Louis-Pasteur, 67084 Strasbourg, France
Comptes Rendus. Mathématique, Volume 341 (2005) no. 11, pp. 689-694.

Cette Note présente une formulation intégrale originale de la méthode de déposition de la charge et du courant, proposée par Villasenor et Buneman en 1992, assurant la conservation de la charge dans les codes PIC. Cette version intégrale s'étend directement à des fonctions de forme splines d'ordre supérieur, dont l'usage produit moins de bruit numérique. On obtient ainsi une méthode numérique conservant la charge pour des facteurs forme d'ordre élevé sur des maillages cartésiens uniformes. Le cas non uniforme se déduit aisément à l'ordre un.

This Note introduces a new integral form of the charge and current deposition scheme given in 1992 by Villasenor and Buneman, which permits the conservation of charge in PIC codes. This integral form extends directly to higher order spline shape factors, whose use produces less numerical noise. We thus get a discrete charge conserving method for high order shape factors. This method extends easily to nonuniform Cartesian grids for first order shape factors.

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DOI : 10.1016/j.crma.2005.09.008
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Régine Barthelmé. Conservation de la charge dans les codes PIC. Comptes Rendus. Mathématique, Volume 341 (2005) no. 11, pp. 689-694. doi : 10.1016/j.crma.2005.09.008. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mathematique/articles/10.1016/j.crma.2005.09.008/

[1] R. Barthelmé, C. Parzani, Numerical charge conservation in Particle-In-Cell codes, in: CEMRACS 2003 Proceedings, IRMA Series in Mathematics and Theoretical Physics (EMS)

[2] C.K. Birdsall; A.B. Langdon Plasma Physics via Computer Simulation, McGraw-Hill, New York, 1995

[3] R.L. Morse; C.W. Nielson Numerical simulation of the Weibel instability in one and two dimensions, Phys. Fluids, Volume 14 (1971), p. 830

[4] J. Villasenor; O. Buneman Rigorous charge conservation for local electromagnetic field solvers, Comput. Phys. Commun., Volume 69 (1992), pp. 306-316

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