15.19. ЗАМЕЧАНИЯ О ПОЛНОМАСШТАБНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ПЛАЗМЫ

Теперь обсудим некоторые вопросы, существенно влияющие на практическую ценность двухмерного электромагнитного моделирования.

Часто утверждается, что для получения «бесстолкновитель-ного» поведения времена между столкновениями должны быть

больше времени счета. К счастью, это чересчур пессимистичная точка зрения. Ближе к истине то, что времена между столкновениями должны превосходить, например, времена экспоненциального нарастания или захвата. В частности, при использовании кода с открытыми границами, когда пополняется энергия волн и быстрых частиц, время счета может быть намного большим.

Можно было бы ожидать, что для хорошего воспроизведения распределения по скоростям в дебаевской сфере должно быть достаточно много частиц. При использовании трех компонент скоростей в этом случае полное число частиц должно быть практически недостижимым. Тем не менее в известных нам приложениях детали распределения по не играли роли, необходимо было воспроизвести лишь первые несколько моментов по Обычно для задач с двумя компонентами скорости требовалось примерно столько же частиц. Точно так же при распространении продольной плоской волны вдоль оси х несущественны детали распределения по а для хорошего воспроизведения распределения по необходимо иметь достаточное число частиц в области порядка квадрата длины волны. По-видимому, это верно и для нескольких накладывающихся волн, распространяющихся в разных направлениях: необходимая плотность частиц оказывается гораздо меньше, чем можно было бы ожидать, опираясь на опыт одномерного моделирования. Иными словами, хорошая статистика нужна не во всем фазовом пространстве, а лишь в проекциях распределения. (Разумеется, для некоторых проблем в замагниченной плазме типа циклотронных волн необходимая размерность проекции не столь мала, и для таких проблем может понадобиться намного больше частиц.) В этом заключается основная причина, по которой метод частиц может успешно конкурировать с многомерными власовскими кодами.

Необходима осторожность, но можно поддаться консервативной точке зрения и пропустить полезную задачу.

Наконец, некоторые замечания о стоимости и эффективности кода: из-за все возрастающего использования дорогих компьютерных систем дешевле нанять несколько человек, чем использовать электромагнитный код. В этом случае экономически целесообразно настроить код на машину, т. е. при помощи ассемблера аккуратно переписать отдельные части кода на родном машинном языке. Например, в ZOHAR программа, передвигающая и собирающая была переведена на машинный язык в самом начале разработки кода, а затем это пришлось повторить при переносе кода на более современный компьютер. Эти усилия окупились за несколько месяцев. Но часто приходится менять граничные условия для частиц, и эта часть кода написана на ФОРТРАНе.