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辐射输运与电子能量强耦合源项的一种高效计算方法
引用本文:李若,李蔚明,宋鹏.辐射输运与电子能量强耦合源项的一种高效计算方法[J].计算物理,2017,34(3):253-260.
作者姓名:李若  李蔚明  宋鹏
作者单位:1. 北京大学数学科学学院科学与工程计算系, 北京 100871;2. 北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室, 北京 100088
基金项目:国家自然科学基金(11401033,91330205)及计算物理重点实验室基金资助项目
摘    要:本文研究辐射输运和电子能量耦合方程组的数值方法. 在具有光性厚特征的应用问题中,这两类方程的耦合源项表现出强刚性,使得设计稳健高效的数值格式陷入困难.针对辐射输运多群模型和电子能量的耦合方程组的刚性源项,我们给出一种基于电子温度变化规律拟设(ansatz)的积分算法,其时间步长不受刚性源项限制,从而使得计算效率比传统显式方法或隐式非线性迭代获得本质的提高.在所基于的拟设有效时,算法确保给出具有物理意义的解,数值算例显示其给出的解具有较高的精确度.

关 键 词:辐射输运  多群模型  耦合  刚性源项  
收稿时间:2016-04-25
修稿时间:2016-10-12

Efficient Algorithm for Stiff Source Terms in Strongly Coupling Radiative Transfer and Electron Energy Equations
LI Ruo,LI Weiming,SONG Peng.Efficient Algorithm for Stiff Source Terms in Strongly Coupling Radiative Transfer and Electron Energy Equations[J].Chinese Journal of Computational Physics,2017,34(3):253-260.
Authors:LI Ruo  LI Weiming  SONG Peng
Institution:1. Department of Scientific and Engineering Computing, School of Mathematical Sciences, Peking University, Beijing 100871, China;2. Laboratory of Computational Physics, Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100088, China
Abstract:We study numerical methods for coupled radiative transfer and electron energy equations. In highly opaque materials, strong coupling between them results in stiff source terms, making design of efficient and stable algorithms a challenging task. In this paper, we develop an efficient algorithm for multi-group radiative transfer equations coupled with electron energy equations. It is an integration method based on an ansatz of electron temperature. It poses no constraint on time step, and gives physically relevent solutions under reasonable assumptions. Numerical results show that the method is highly efficient and accurate.
Keywords:radiative transfer  multi-group model  coupling  stiffness  
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