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Hybrid codes (massless electron fluid)

磁鞘 物理 磁重联 弓激波(空气动力学) 磁层顶 计算物理学 电子 等离子体 天体物理等离子体 无质量粒子 太阳风 空格(标点符号) 磁场 统计物理学 冲击波 计算机科学 机械 量子力学 操作系统
作者
D. Winske,H. Karimabadi,A. Lê,N. Omidi,V. Roytershteyn,Adam Stanier
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2204.01676
摘要

Hybrid codes are widely used to model ion-scale phenomena in space plasmas. Hybrid codes differ from full particle (PIC) codes in that the electrons are modeled as a fluid that is usually assumed to be massless, while the electric field is not advanced in time, but instead calculated at the new time level from the advanced ion quantities and the magnetic field. In this chapter we concentrate on such hybrid models with massless electrons, beginning with a discussion of the basics of a simple hybrid code algorithm. We then show examples of recent use of hybrid codes for large-scale space plasma simulations of structures formed at planetary bow shock--foreshock systems, magnetic reconnection at the magnetopause, and complex phenomena in the magnetosheath due to the interaction of kinetic processes associated with the bow shock, magnetic reconnection, and turbulence. A discussion then follows of a number of other hybrid codes based on different algorithms that are presently in active use to investigate a variety of plasma processes in space as well as some recent work on the development of new models. We conclude with a few brief comments concerning the future development and use of hybrid codes.

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