The geometric electromagnetic particle-in-cell (GEMPIC) framework provides the foundation for Vlasov-Maxwell solvers that preserve at the discrete level the non-canonical Hamiltonian structure. Preserving the structure of the kinetic equations enables stable numerical methods for long time simulations. In this dissertation, the GEMPIC framework is extended to curvilinear coordinates and perfect conductor boundary conditions. Several semi-implicit time integrators based either on a Hamiltonian splitting or on an antisymmetric splitting of the Poisson matrix are discussed and assessed regarding their conservation properties and computational efficiency.     «

The geometric electromagnetic particle-in-cell (GEMPIC) framework provides the foundation for Vlasov-Maxwell solvers that preserve at the discrete level the non-canonical Hamiltonian structure. Preserving the structure of the kinetic equations enables stable numerical methods for long time simulations. In this dissertation, the GEMPIC framework is extended to curvilinear coordinates and perfect conductor boundary conditions. Several semi-implicit time integrators based either on a Hamiltonian sp...     »

Das geometrisch elektromagnetische particle-in-cell (GEMPIC) Rahmenkonzept legt die Grundlage für Vlasov-Maxwell Löser, die die nicht kanonische hamiltonische Struktur auf der diskreten Ebene erhalten. Die Erhaltung der Struktur der kinetischen Gleichungen ermöglicht stabile numerische Verfahren für Langzeitsimulationen. In dieser Dissertation wird das GEMPIC Rahmenkonzept um krummlinige Koordinaten und perfekte Leiter Randbedingungen erweitert. Verschiedene semi-implizite Zeitintegratoren, die entweder auf einer Aufteilung des Hamiltonianoperators oder auf einer antisymmetrischen Aufteilung der Poisson Matrix basieren, werden behandelt und bezüglich ihrer Erhaltungseigenschaften und rechnerischen Effizienz eingeschätzt.     «

Das geometrisch elektromagnetische particle-in-cell (GEMPIC) Rahmenkonzept legt die Grundlage für Vlasov-Maxwell Löser, die die nicht kanonische hamiltonische Struktur auf der diskreten Ebene erhalten. Die Erhaltung der Struktur der kinetischen Gleichungen ermöglicht stabile numerische Verfahren für Langzeitsimulationen. In dieser Dissertation wird das GEMPIC Rahmenkonzept um krummlinige Koordinaten und perfekte Leiter Randbedingungen erweitert. Verschiedene semi-implizite Zeitintegratoren, die...     »