CST的粒子工作室軌跡跟蹤特點(diǎn)

之前有不少人提到OPERA和CST在做電子槍的時(shí)候的區(qū)別。有些時(shí)候算出來(lái)的結(jié)果不同，今天就來(lái)從三個(gè)方面簡(jiǎn)單聊一下CST的粒子工作室：

從算法角度看：

CST PARTICLE STUDIO（CPD）用粒子跟蹤算法和發(fā)射模型來(lái)描述從表面發(fā)射到自由空間的粒子。采用的是有限積分法FIT這個(gè)和OPERA是有區(qū)別的。CST的計(jì)算時(shí)間會(huì)更久。

從發(fā)射模型來(lái)看：

主要有固定發(fā)射模式和空間電荷限制發(fā)射模式。

空間電荷限制的發(fā)射應(yīng)用Child-Lingmuir方程， 虛陰極采用人為定義的虛陰極位置，這個(gè)也是和opera熱發(fā)射有區(qū)別的地方，會(huì)導(dǎo)致軌跡的不同。還有一定的區(qū)別是CST這里默認(rèn)用的六面體網(wǎng)格的技術(shù)，這個(gè)在發(fā)射源曲率較大時(shí)候也會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不同。

另一種散度模型表面電荷發(fā)射

將單元上的總Q=d1+d2 +d3 + d4分配給發(fā)射粒子。

從軌跡追蹤過(guò)程來(lái)看：

CST通過(guò)將場(chǎng)值插值到粒子的位置并計(jì)算電磁力。得到每個(gè)單元中沉積的空間電荷和粒子的電流，映射到網(wǎng)格上。自適應(yīng)時(shí)間步長(zhǎng)需要匹配最大的粒子速度，確保最小的遞進(jìn)步數(shù)。在完成所有粒子在計(jì)算域的跟蹤后，利用得到的空間電荷矢量對(duì)靜電勢(shì)泊松方程方程的右側(cè)進(jìn)行修正，計(jì)算更新后的電場(chǎng)是下一個(gè)迭代步驟的起點(diǎn)。收斂機(jī)制為空間電荷矢量從一個(gè)迭代步驟到下一個(gè)迭代步驟的相對(duì)差異。OPERA位置和速度更新使用采用自適應(yīng)步長(zhǎng)的龍格-庫(kù)塔積分法。收斂準(zhǔn)則相同。這部分看區(qū)別不大。

Tracking這塊文字區(qū)別如斯。論CST之強(qiáng)大，還得看時(shí)域PIC、multipactor。