nsu_kvlotov_202406.pdf

• Лотов Константин Владимирович, г.н.с. ЛБНЗТ ФФ, зав. кафедрой теоретической физики ФФ НГУ, г.н.с. ИЯФ СО РАН, д.ф.-м.н., профессор РАН
• Минаков Владимир Алексеевич, н.с. ЛБНЗТ ФФ, старший преподаватель кафедры теоретической физики ФФ НГУ, н.с. ИЯФ СО РАН, к.ф.-м.н.
• Туев Петр Викторович, н.с. ЛБНЗТ ФФ, старший преподаватель кафедры высшей математики ФФ НГУ, с.н.с. ИЯФ СО РАН, к.ф.-м.н.
• Шалимова Ирина Александровна, с.н.с. ЛБНЗТ ФФ, доцент кафедры вычислительной математики ММФ НГУ, с.н.с. ИВМиМГ СО РАН, к.ф.-м.н.
• Спицын Роман Игоревич, м.н.с. ЛБНЗТ ФФ, старший преподаватель кафедры теоретической физики ФФ НГУ, м.н.с. ИЯФ СО РАН
• Охотников Никита Викторович, лаборант ЛБНЗТ ФФ, ассистент кафедры ФТИ ФФ НГУ, магистрант ФФ НГУ, старший лаборант ИЯФ СО РАН
• Ярыгова Влада Максимовна, лаборант ЛБНЗТ ФФ, магистрант ФФ НГУ, старший лаборант ИЯФ СО РАН
• Дорожкина Мария Сергеевна, лаборант ЛБНЗТ ФФ, магистрант ФФ НГУ, старший лаборант ИЯФ СО РАН

Численный код lcode3d доведен до полностью функционального состояния, работает как на CPU, так и на GPU. В коде решена проблема нефизического нагрева электронов плазмы, который происходит из-за того, что шаг расчетной сетки намного превышает дебаевский радиус. Для подавления численного нагрева применена двухступенчатая схема выявления периодических мелкомасштабных смещений макрочастиц и модифицированы уравнения движения частиц. Новые возможности кода сразу позволили разобраться в нескольких проблемах, возникающих при моделировании долговременной динамики кильватерной волны квазистатическими кодами. Это проблемы ранней хаотизации кильватерного следа в трехмерной геометрии (она оказалась численным эффектом), длинноволнового хоузинга (оказалось, что в отсутствие численной неустойчивости поперечные колебания микросгустков пучка не нарастают со временем) и раннего поперечного опрокидывания кильватерной волны в трехмерной геометрии (при подавлении численного шума двумерное и трехмерное моделирование дают близкие времена опрокидывания). По результатам работы подготовлена большая статья, включающая в себя описание трехмерного кода, описание проблемы численного нагрева и кластеризации электронов плазмы, решение этой проблемы, а также примеры задач, при моделировании которых подавление шумов существенным образом влияет на результат моделирования.

• Грант РНФ 23-12-00028 «Новые методы контроля инжекции и самоорганизации пучков в плазменном кильватерном ускорителе», руководитель Лотов К.В., 2023-2025 гг.

• I.Yu. Kargapolov, N.V. Okhotnikov, I.A. Shalimova, A.P. Sosedkin, and K.V. Lotov, LCODE: Quasistatic code for simulating long-term evolution of three-dimensional plasma wakefields. arXiv:2401.11924 [physics.acc-ph]. (в настоящее время статья находится на рецензировании). DOI: 10.48550/arXiv.2401.11924