15.17. ДИАГНОСТИКИ

Мы опишем минимальный набор диагностик, необходимый для понимания результатов моделирования взаимодействия лазерного излучения с плазмой. Многие из них очевидны; необходимость других обусловлена опытом решения конкретных проблем. Эти части программ меняются чаще всего и должны быть достаточно гибкими.

Частицы. Наиболее знакомая диагностика, относящаяся к частицам, — это график распределения в фазовом пространстве. Точки наносятся в положениях, определяемых какими-либо двумя координатами частиц, например их и Зачастую эти графики непосредственно связаны с теоретическим описанием; хорошо известный пример — захват частиц волной.

Несмотря на идейную простоту осуществить это непросто, потому что не все частицы хранятся в памяти вместе. Если график фазового пространства должен выводиться на следующем шаге, то ZOHAR проверяет частицы на минимум и максимум и определяет, не следует ли изменить границы графика. Другая проблема связана с использованием нескольких систем координат и различных каналов — необходимо описать выбор величин и интервал выдачи графиков. Так, один график выводится на временных шагах 0, 100, 200, ... , другой может выводиться на шагах Обычно небольшая разница во времени построения графиков не затрудняет их сравнения.

Дальнейшие усложнения заключаются в нанесении зависимости одной линейной комбинации координат от другой, пропуске частиц, не удовлетворяющих двум линейным ограничениям. Например построение зависимости их и от для

частиц демонстрирует захват частиц волной, распространяющейся под углом 45° к определенному сечению системы. Морс и Нильсон [Morse, Nielson, 1971] обнаружили захват при моделировании неустойчивости Вейбеля с помощью графика от у для каждой из трех групп частиц, отличающихся значением постоянного канонического импульса

Можно также строить графики и контуры где какие-либо координаты в фазовом пространстве; может быть равно Таким образом выводят, например, зависимости и . В случае открытых границ часто используется преобразование и выводится статистика для частиц, покидающих систему.

Поля. Обычно строятся контурные графики Полезно также выводить поля и в виде набора маленьких стрелок, направление и длина которых соответствуют значению вектора в данной точке пространства.

Распределение энергии по модам описывается при помощи набора вертикальных линий, длина которых пропорциональна логарифму энергии мод; при этом охватывается диапазон порядка Таким образом, можно обнаружить моды, которые следует более детально исследовать другими способами.

В случае открытых границ графики величин типа при фиксированных значениях позво интерпретировать результаты и отделить полезный сигнал от других эффектов или шумов.

История. Для построения временных графиков многие величины запоминаются на каждом шаге по времени. Как правило, это энергия и импульс полей и различных сортов частиц. Запоминаются также определенные полевые величины, энергии и амплитуды мод, например для Сюда включаются поля вычисленные соответствии с § 15.11) при только для уходящих волн. Время от времени в процессе счета запоминаемые величины, а также связанные с ними наносятся на графики. Для более детального изучения применяется постпроцессор который считывает файл, производит операции типа вычисления частотного спектра и строит графики.

Замечания. Обычно невозможно точно предсказать, какие графики в процессе счета окажутся решающими. По сравнению с электростатическим кодом здесь выводить можно гораздо большее число величин. Довольно трудно правильно выбрать то, что нужно в первую очередь, поэтому мы предпочитаем выводить побольше информации, чем пропустить что-либо. Результат несколько напоминает телефонный справочник: множество данных, большая часть которых не понадобится, однако

вам необходимо все это, поскольку заранее неизвестно, что же будет нужно.

По-видимому, подобными вычислениями нельзя серьезно заниматься без доступа к выходному устройству с высоким разрешением, например к кинескопу и камере. Механические графопостроители оказываются слишком медленными, особенно при построении контуров и графиков фазового пространства. «Печатные графики» слишком грубы — они часто скрывают или искажают ценные детали. Наиболее компактным и удобным форматом является микрофиш.

Иногда приходится обращаться к численным распечаткам. Аналогия с телефонным справочником уместна и в этом случае, и удобнее всего использовать микрофиши.