Počítačové modelování plazmatu

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Cílem přednášky je seznámit studenty se základními postupy počítačového modelování ve fyzice a aplikovat tyto postupy na studování fyzikálních procesů v nízkoteplotním i vysokoteplotním plazmatu.

Požadavky:

Znalosti na úrovni základního kursu fyziky

Osnova přednášek:

1. Hlavní směry počítačové fyziky. Počítačové modelování

2. Metoda molekulární dynamiky, princip, základní algoritmy, chyby

3. Zahrnutí algoritmů problému mnoha těles do deterministického částicového modelování - metoda PIC, stromové algoritmy

4. Metoda Monte Carlo, princip metody, generování náhodných čísel, transformace náhodných veličin, aplikace v matematice a fyzice

5. Pokročilé techniky stochastického modelování

6. Spojité a hybridní modelování ve fyzice

7. Modelování ve fyzice plazmatu, objemové procesy, srážky, energetická rozdělovací funkce elektronů

8. Interakce plazma-pevná látka, techniky částicového modelování v 1D, 2D a 3D

9. Modelování v plazmochemii

10. Částicové modelování v plazmatu za přítomnosti vnějšího magnetického pole

11. Částicové modelování ve vysokoteplotním plazmatu. Sondová diagnostika okrajového plazma

12. Spojité modelování plazmatu

13. Základní techniky hybridního modelování plazmatu

Osnova cvičení:

Procvičování příkladů na téma:

metoda molekulární dynamiky, princip, základní algoritmy, chyby; zahrnutí algoritmů problému mnoha těles do deterministického částicového modelování - metoda PIC, stromové algoritmy; metoda Monte Carlo, princip metody, generování náhodných čísel, transformace náhodných veličin, aplikace v matematice a fyzice; pokročilé techniky stochastického modelování; spojité a hybridní modelování ve fyzice; modelování ve fyzice plazmatu, objemové procesy, srážky, energetická rozdělovací funkce elektronů; interakce plazma-pevná látka, techniky částicového modelování v 1D, 2D a 3D; modelování v plazmochemii; částicové modelování v plazmatu za přítomnosti vnějšího magnetického pole; částicové modelování ve vysokoteplotním plazmatu. Sondová diagnostika okrajového plazma; spojité modelování plazmatu; základní techniky hybridního modelování plazmatu.

Cíle studia:

Znalosti:

Základní postupy počítačového modelování ve fyzice

Schopnosti:

Aplikace těchto postupů na studování fyzikálních procesů v nízkoteplotním i vysokoteplotním plazmatu

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] R. Hrach: Počítačová fyzika I, skripta, PF UJEP, Ústí nad Labem 2003.

[2] C.K. Birdsall, A.B. Langdon: Plasma physics via computer simulation, Taylor and Francis, New York 1991.

[3] R.W. Hockney, J.W. Eastwood: Computer simulation using particles, Taylor and Francis, New York 1988.

[4] T. Tajima: Computation plasma physics - With applications to fusion and astrophysics,Westview Press, Cambridge 2004.

Doporučená literatura:

[5] F.F. Chen: Introduction to plasma physics and controlled fusion, Springer, New York 2006.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzika a technika termojaderné fúze (povinný předmět oboru)
• Fyzika plazmatu a termojaderné fúze (volitelný předmět)