2.9. СПОСОБЫ ПРОВЕРКИ ПРАВИЛЬНОСТИ РАБОТЫ ПРОГРАММЫ

Исследователь при доказательстве правильности полученных при численном моделировании результатов встречается с теми же проблемами, что и экспериментатор или теоретик. Специалист, занимающийся моделированием, использует неопубликованную программу с ограниченным описанием физических процессов (например, одномерная модель или электростатическая, или отсутствуют столкновения, излучение и т. д.), со

специально подобранными начальными условиями и ограниченным количеством выходной информации. Как он может доказать себе и всем, что на его работу можно положиться? Он может сравнить свои результаты с уже полученными в теории или в эксперименте, получить желаемые результаты для задач с известными ответами, показать инвариантность своих результатов при изменении нефизичесих компьютерных параметров Но и после этого может остаться некоторое количество сомневающихся. Фундаментальные задачи могут быть проверены исследователем в различных вычислительных центрах с использованием других программ, например такая задача, как диффузия плазмы поперек магнитного поля.

Занимающийся моделированием сам должен иметь доверие к своей программе и знать границы, в которых она работоспособна. Доверие должно быть настоящим. Во-первых, все составляющие части программы (решение уравнений движения, вычисление полей и т. д.) должны быть протестированы отдельно для получения предсказуемых результатов.

Общая программа должна быть отлажена на тестовых задачах, таких как:

а) простое гармоническое движение пары тестовых электронов в однородном фоне; проверка частоты ;

б) холодные плазменные колебания многих электронов в длинноволновом приближении, на однородном фоне; проверка частоты как функции

в) неустойчивость двух противоположно направленных электронных потоков на однородном ионном фоне; проверка инкремента как функции ,

г) неустойчивость из-за кольцевого распределения скоростей в магнитном поле проверка комплексного

В любом или во всех этих случаях старайтесь уменьшить число частиц или число ячеек сетки или увеличить шаг по времени Смотрите, как далеко вы можете зайти до появления признаков нефизических эффектов, таких как несомненное нарушение сохранения энергии. Доверие к программе приходит с опытом работы.