一种基于粒子模拟的蒙特卡罗宏粒子合并方法技术

该发明专利技术公开了一种基于粒子模拟的蒙特卡罗宏粒子合并方法，属于粒子模拟领域。本发明专利技术方法，由于各个宏粒子进行相对独立的蒙特卡洛合并操作，因此在算法设计时可以直接依次读取宏粒子信息进行处理，与一般的粒子模拟流程吻合度高，相对于传统的宏粒子合并方法，本方法计算效率高且容易实现，更有利于发挥宏粒子合并方法在提高粒子模拟计算速度上的优势。并方法在提高粒子模拟计算速度上的优势。并方法在提高粒子模拟计算速度上的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于粒子模拟的蒙特卡罗宏粒子合并方法


[0001]本专利技术属于粒子模拟领域，具体为一种基于粒子模拟的蒙特卡罗宏粒子合并方法，降低粒子模拟的内存并提高粒子模拟的计算效率。

技术介绍

[0002]在等离子体及真空电子领域中，通常采用粒子模拟方法来模拟带电粒子与电磁场的相互作用。在粒子模拟计算中，根据电磁场信息，由洛伦兹力方程及运动方程更新带电粒子的速度与位置，通过带电粒子的位置与速度更新电流密度与电荷密度，接着通过电流密度与电荷密度的信息，由麦克斯韦方程组更新电磁场信息，由此在时间上循环递进。
[0003]粒子模拟中，由于需要跟踪大量带电粒子，导致计算机内存需求巨大且模拟效率较低。在实际操作中，大量位置与速度相近的带电粒子通过采用少量宏粒子来代替，以降低内存并提高计算效率。在传统模拟中，宏粒子带电量在模拟过程中通常保持不变，然而，在气体击穿及二次电子倍增等很多实际场景中，带电粒子电荷量会指数上涨，若宏粒子带电量在模拟过程中继续保持不变，会导致模拟中宏粒子数量指数上涨，并迅速超过目前常用计算机性能的承受能力。因此，在带电粒子电荷量会指数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于粒子模拟的蒙特卡罗宏粒子合并方法，该方法包括：步骤1：设置触发宏粒子合并操作的整个模拟区域宏粒子数阈值N
m
；步骤2：将模拟区域按网格划分为多个子区域，设置每个子区域V
i
中进行宏粒子合并的宏粒子数阈值n
m
；步骤3：每个时间步对每个子区域V
i
中的宏粒子数n
i
以及整个模拟区域内的宏粒子数N
i
进行统计；步骤4：判断整个模拟区域内的宏粒子数N
i
是否大于所设置的宏粒子数阈值N
m
，若条件成立，进行下一步骤，若条件不成立，不进行宏粒子合并操作；步骤5：针对每个子区域，判断子区域V
i
中的宏粒子数n
i
是否大于所设置的宏粒子数阈值n
m
，若条件成立，进行下一步骤，若条件不成立，不针对该子区域进行宏粒子合并操作；步骤6：针对子区域V
i
，根据N
i
与N
m
的值，计算宏粒子合并操作的一个基础概率p
i
；p
i
＝(N
i
‑
N
m
)/N
i
步骤7：根据每个宏粒子带电量Q
i
，采用函数f(Q
i
,p
i
)对基础概率p
i
进行修正，得到最终针对该宏粒子操作的概率p
fi
，使宏粒子带电量高的宏粒子被处理的概率更低，宏粒子带电量低的宏粒子被处理的概率更高,即当Q
i
/Q
av

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉辉，刘腊群，刘大刚，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：