論文の概要: Fast spectral separation method for kinetic equation with anisotropic non-stationary collision operator retaining micro-model fidelity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.15093v1
• Date: Thu, 16 Oct 2025 19:27:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-20 20:17:34.365749
• Title: Fast spectral separation method for kinetic equation with anisotropic non-stationary collision operator retaining micro-model fidelity
• Title（参考訳）: マイクロモデル忠実性を保持する異方性非定常衝突作用素を持つ運動方程式の高速スペクトル分離法
• Authors: Yue Zhao, Huan Lei,
• Abstract要約: 分子動力学シミュレーションから学習した1成分プラズマに対するデータ駆動衝突演算子を提案する。 提案した演算子は、粒子相関を考慮に入れた異方性非定常衝突カーネルを特徴とする。 数値実験により,提案モデルが適度に結合された状態下でのプラズマ力学を正確に捉えることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.462104954140088
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a generalized, data-driven collisional operator for one-component plasmas, learned from molecular dynamics simulations, to extend the collisional kinetic model beyond the weakly coupled regime. The proposed operator features an anisotropic, non-stationary collision kernel that accounts for particle correlations typically neglected in classical Landau formulations. To enable efficient numerical evaluation, we develop a fast spectral separation method that represents the kernel as a low-rank tensor product of univariate basis functions. This formulation admits an $O(N \log N)$ algorithm via fast Fourier transforms and preserves key physical properties, including discrete conservation laws and the H-theorem, through a structure-preserving central difference discretization. Numerical experiments demonstrate that the proposed model accurately captures plasma dynamics in the moderately coupled regime beyond the standard Landau model while maintaining high computational efficiency and structure-preserving properties.
• Abstract（参考訳）: 本稿では分子動力学シミュレーションから学習した1成分プラズマに対する一般化されたデータ駆動衝突作用素について述べる。 提案した演算子は、古典的なランダウの定式化で無視される粒子相関を考慮に入れた異方性非定常衝突カーネルを特徴とする。 効率的な数値評価を実現するため,カーネルを単変量基底関数の低ランクテンソル積として表現する高速スペクトル分離法を開発した。 この定式化は高速フーリエ変換による$O(N \log N)$アルゴリズムを認め、構造保存中心差分離散化を通じて離散保存法則やH理論を含む重要な物理特性を保存する。 数値実験により,提案モデルが標準ランダウモデルを超え,高い計算効率と構造保存性を保ちながら,適度に結合された状態のプラズマ力学を正確に捉えることを示した。

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