Plasma Simulations by Example

مطالعه پلاسماها در بهبود درک ما از جهان بسیار مهم است و آنها به طور فزاینده ای در فناوری های کلیدی مانند رانشگرهای فضاپیما، پزشکی پلاسما و انرژی همجوشی مورد استفاده قرار می گیرند. این کتاب با ارائه مجموعه‌ای از مثال‌هایی که به‌راحتی می‌توانند کدهای شبیه‌سازی را به خوبی دنبال کنند، به خوانندگان ارائه می‌کند که چگونه کدهای کامپیوتری C را برای شبیه‌سازی پلاسما عمدتاً با روش ذرات جنبشی در سلول (PIC) توسعه دهند. این متن برای دانشجویان پیشرفته و فارغ التحصیلان فیزیک و مهندسی که به دنبال یادگیری نحوه آزمایش نظریه هستند بسیار ارزشمند خواهد بود.

ویژگی ها:

• معرفی گام به گام شبیه‌سازی‌های پلاسما را با مثال‌های ساده ارائه می‌دهد
• روش ذرات الکترواستاتیک و الکترومغناطیسی در سلول (PIC) را در مورد شبکه های ساختاریافته و بدون ساختار، مگنتوهیدرودینامیک (MHD) و حل کننده های Vlasov بحث می کند
• موضوعات پوشش داده شده عبارتند از: شبیه سازی مستقیم برخورد مونت کارلو (DSMC)، برهمکنش های سطحی، تقارن محوری، و استراتژی های موازی سازی.

لوبوس بریدا بیش از 15 سال تجربه در توسعه کدهای شبیه سازی پلاسما و گاز برای نیروی محرکه الکتریکی، انتقال آلودگی، و تعاملات سطح پلاسما. او به عنوان بخشی از کار تحقیقاتی استاد خود، یک کد سه بعدی ES-PIC با نام دراکو را توسعه داد که تا به امروز توسط آزمایشگاه‌های دولتی و شرکت‌های خصوصی هوافضا برای مطالعه ستون‌های رانشگر پلاسما استفاده می‌شود. دکترای او، که در سال 2012 از دانشگاه جورج واشنگتن، ایالات متحده آمریکا اخذ شد، بر روی یک مدل چند مقیاسی برای رانشگرهای هال با استفاده از کدهای PIC هیبریدی سیال-سینتیک متمرکز بود. او از آن زمان در پروژه های متعددی درگیر توسعه و استفاده از ابزارهای شبیه سازی پلاسما بوده است. او از سال 2014 دوره های آنلاین شبیه سازی پلاسما را از طریق وب سایت خود تدریس می کند: particleincell.com.

The study of plasmas is crucial in improving our understanding of the universe, and they are being increasingly utilised in key technologies such as spacecraft thrusters, plasma medicine, and fusion energy. Providing readers with an easy to follow set of examples that clearly illustrate how simulation codes are written, this book guides readers through how to develop C++ computer codes for simulating plasmas primarily with the kinetic Particle in Cell (PIC) method. This text will be invaluable to advanced undergraduates and graduate students in physics and engineering looking to learn how to put the theory to the test.

Features:

• Provides a step-by-step introduction to plasma simulations with easy to follow examples
• Discusses the electrostatic and electromagnetic Particle in Cell (PIC) method on structured and unstructured meshes, magnetohydrodynamics (MHD), and Vlasov solvers
• Covered topics include Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) collisions, surface interactions, axisymmetry, and parallelization strategies.

Lubos Brieda has over 15 years of experience developing plasma and gas simulation codes for electric propulsion, contamination transport, and plasma-surface interactions. As part of his master’s research work, he developed a 3D ES-PIC electric propulsion plume code, Draco, which is to this date utilized by government labs and private aerospace firms to study plasma thruster plumes. His Ph.D, obtained in 2012 from George Washington University, USA, focused on a multi-scale model for Hall thrusters utilizing fluid-kinetic hybrid PIC codes. He has since then been involved in numerous projects involving development and the use of plasma simulation tools. Since 2014 he has been teaching online courses on plasma simulations through his website: particleincell.com.