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天体物理与实验室等离子体的混合动理学与 gyrokinetic 模型的变分形式

Variational Formulation of a Hybrid Kinetic and Gyrokinetic Model for Astrophysical and Laboratory Plasmas

F. N. deOliveira-Lopes, S. C. Thatikonda, D. Told, A. Mustonen, K. Pommois, K. Hagiwara, F. Jenko, R. Grauer

arXiv 2607.28305首次发表:更新:

AI 中文总结

该研究针对太阳风电磁湍流,提出含全动理学离子与 gyrokinetic 电子的拉格朗日模型,采用一致数学形式,通过高阶李变换微扰方法与变分法实现高效描述高频波和动理学电子效应的模型。

AI 中文摘要

我们提出一种拉格朗日模型,包含太阳风电磁湍流的全动理学离子与 gyrokinetic 电子。采用一致方法,电子与质子用同一数学形式处理,推导并实现了能以计算成本高效描述高频波与动理学电子效应的模型。应用于引导中心运动哈密顿形式的高阶李变换微扰方法描述粒子与场的动力学,用变分方法推导场方程以闭合系统。

英文摘要

We present a Lagrangian model that encapsulates fully kinetic ions and gyrokinetic electrons for solar wind electromagnetic turbulence. Using a consistent method, where both electrons and protons are treated with the same mathematical formalism, we derive and implement a model in which high-frequency waves and kinetic electron effects are described in a computationally cost-efficient way. Higher-order Lie-transform perturbation methods applied to Hamiltonian formulation of guiding center motion are used to describe the dynamics of particles and fields. We use a variational approach to derive field equations for closure of the system.

Comments17 pages, 10 figures

论文原文

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