Трехмерная численная модель динамики ультрарелятивистских пучков заряженных частиц

• Автор: Боронина, Марина Андреевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
Введение.

1. Обзор исследований.

1.1. Численные методы решения задач динамики заряженных частиц

1.2. Обзор кодов для моделирования эффектов встречи.

2. Постановка задачи

2.1. Основные уравнения модели

2.2. Характерные величины и безразмерные переменные.

2.3. Начальные и граничные условия

3. Описание алгоритмов

3.1. Общая схема метода.

3.2. Схема для вычисления токов.
3.3. Алгоритмы расчета электромагнитных полей.
3.5. Вычисление энергии, светимости и параметра разрушения
4. Результаты численных экспериментов.
4.1. Движение заряженной частицы в постоянных полях.
4.2. Исследование алгоритмов расчета начальных и граничных условий
4.3. Динамика веера частиц в поле встречного пучка
4.4. Динамика двух встречных пучков
4.5. Распараллеливание алгоритма.
Заключение.
Литература


Апробация работы проводилась па XLIV Международной научной студенческой конференции МНСК-, , , VI Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (с участием иностранных ученых), Всероссийской конференции по вычислительной математике КВМ-, 5th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering , Ускорительном семинаре ИЯФ (), а также на семинарах “Математическое моделирование больших задач” лаборатории под руководством д. Вшивкова В. А., на семинаре “Математическое и архитектурное обеспечение параллельных вычислений” под руководством д. Малышкина В. Э., а также на научном семинаре отдела математических задач геофизики под руководством академика Михайленко Б. Воронина М. А., Вшивков В. А., Левичев Е. Б., Никитин С. В.Н. Вычислительные методы и программирование, т. М.А. Воронина, В. А. Вшивков, Е. Б. Левичев, С. А. Никитин, Е. А. Симонов, В. Н. Снытников. ЗЭ-код для моделирования ультрарелятивистских пучков// Вычислительные технологии, т. Marina Boronina, Vitaly Vshivkov, Evgeny Levichev, Sergei Nikitin, Valery Snytnikov, 3D PIC Method Development For Simulation Of Beam-Beam Effects In Supercolliders/7 Proceedings of Particle Accelerator Physics , -. Boronina M. A., Snytnikov V. N. and Vshivkov V. A. 3D Beam-Bcam Effects Simulation Algorithm// Диск с тезисами конференции 5th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, , Italy. Boronina М. Nikitin S. Simonov E. Vshivkov V. Snytnikov V. Simulation of 3D Beam-Beam Effects in Supercolliders// HERCMA - Book of Abstracts, The 9th Hellenic European Research on Computer Mathematics & its Applications Conference, Athens, , p. Исследование различных модификаций метода частиц// Материалы XLII Международной Научной Студенческой Конференции “Студент и научно-технический прогресс”, , стр. Код для исследования взаимодействия пучков заряженных частиц, трехмерный электромагнитный релятивистский случай// Программа и тезисы докладов VI Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (с участием иностранных ученых), , стр. Моделирование движения ультрарелятивистских пучков заряженных частиц// Материалы XLIV Международной Научной Студенческой Конференции “Студент и научно-технический прогресс”, , стр. Содержание диссертации изложено во введении, 4 главах и заключении. В первой главе представлен обзор методов моделирования эффектов встречи. В первом разделе рассмотрены общие характеристики применяемых методов для решения задач бесстолкновнтельного движения заряженных частиц, большое внимание уделено методу частиц, который является основным при решении задач физики встречных пучков в ускорителях. Во второй главе диссертации описана постановка задачи, используемые уравнения математической физики, сделанные допущения, а также сформулированы проблемы задания начальных и граничных условий при ультрарелятивистском движении частиц. В третьей главе представлены используемые алгоритмы, разностные схемы, и их свойства. В четвертой главе изложены результаты численных экспериментов на примерах пучков с равномерным и гауссовым распределением плотности и динамики встречных частиц, проходящих через поле таких пучков. В Заключении перечислены основные результаты диссертационной работы. Личный вклад соискателя заключается в обсуждении постановки задачи, разработке алгоритмов и методов решения, создании и тестировании алгоритмов и программ, проведении расчетов и интерпретации результатов численных экспериментов. Все выносимые на защиту результаты принадлежат лично автору. Представление изложенных в диссертации и выносимых на защиту результатов, полученных в совместных исследованиях, согласовано с соавторами. Никитину Сергею Алексеевичу за плодотворные дискуссии и советы в области релятивистской физики, Снытникову Валерию Николаевичу за ценные замечания и сотрудничество, а также я выражаю признательность своим родителям и близким мне людям за терпение, поддержку и живой интерес к моей работе.