Stochastic Galerkin particle methods for kinetic equations of plasmas with uncertainties
Notice bibliographique
Résumé
The study of uncertainty propagation is of fundamental importance in plasma physics simulations. To this end, in the present work we propose a novel stochastic Galerkin (sG) particle method for collisional kinetic models of plasmas under the effect of uncertainties. This class of methods is based on a generalized polynomial chaos (gPC) expansion of the particles' position and velocity. In details, we introduce a stochastic particle approximation for the Vlasov-Poisson system with a BGK term describing plasma collisions. A careful reformulation of such dynamics is needed to perform the sG projection and to obtain the corresponding system for the gPC coefficients. We show that the sG particle method preserves the main physical properties of the problem, such as conservations and positivity of the solution, while achieving spectral accuracy for smooth solutions in the random space. Furthermore, in the fluid limit the sG particle solver is designed to possess the asymptotic-preserving property necessary to obtain a sG particle scheme for the limiting Euler-Poisson system, thus avoiding the loss of hyperbolicity typical of conventional sG methods based on finite differences or finite volumes. We tested the schemes considering the classical Landau damping problem in the presence of both small and large initial uncertain perturbations, the two stream instability and the Sod shock tube problems under uncertainties. The results show that the proposed method is able to capture the correct behavior of the system in all test cases, even when the relaxation time scale is very small.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».