VSim电磁粒子仿真技术.pdf

VSim专业电磁粒子仿真

美国Tech-X公司由JohnR.Cary博士创立，总部设在美国科罗拉多州博尔德市，是专业的等离子技术软件供

应商。Tech-X公司的产品主要包括电磁粒子仿真软件VSim和电磁流体仿真软件USim。

VSim软件提供的独特物理模型涵盖整个等离子体和射频领域的仿真问题，借助于VSim强大的并行算法，诸

多应用领域问题得以求解，例如激光等离子相互作用、高功率微波器件、真空电子器件、脉冲功率、高压放电、加

速器等。VSim软件支持从笔记本、台式机到超级计算机，从单核到数万核并行的多操作系统平台。

USim软件是支持等离子体、高超声速流体、化学反应流体模拟的专业电磁流体仿真软件，是求解高超声速流

体力学、高能密度物理、天体物理、电气工程等领域复杂问题的高端工具。

VSim软件发展

VSim软件是一款灵活的包含电磁场、粒子和等离子体物理的软件，起源于2001年为美国政府部门应用所做

的开发。VSim早期版本称为VORPAL，主要用于解决联邦政府面临的种种难题，包括等离子体加速、加速器腔建

模、磁约束核聚变的研究等。2004年9月30日，Nature杂志封面展示了VORPAL软件对激光尾场加速的仿真结

果，对相关实验的成功有重大的指导意义。2012年11月，推出VSim6.0。VSim6.0全面更新了碰撞和蒙特卡洛

模块，另有用于全电磁场模拟的新增功能，其便携性和易用性进一步改进。VSim6.0软件能在日益增长的商业需求

方面做的更好。

VSim软件功能模块

模块功能应用

等离子体Particle-In-Cell算法；

VSimBase电磁场FDTD算法；对等离子体基础理论问题的分析。

静电场Poisson算法。

超强激光和高能粒子运动；用于超快超强激光与物质相互作用研究；

LorentzBoostedFrame；高强度激光场下等离子体的运动及其对激光的反

相对论流体模型；作用，如激光的聚焦、整形和衍射、高能粒子的形

VSimPA

色散控制；成、靶面物理等；

激光场致电离；强激光与等离子体物理方面的研究，例如激光等离

高阶粒子插值。子体加速器、惯性约束聚变等。

复杂形状导体/电介质；用于真空粒子束微波源及微波器件研究；

电子束发射源仿真；粒子束在真空腔体中传播及与腔内电磁波相互作

电磁场的滤波；用的仿真，如各种真空微波源(磁控管，行波管，速

VSimMD

S参数计算；调管，回旋管等)及其附属器件(电子枪，磁聚焦系

二次电子仿真；统，收集器，耦合器等)的设计优化；

复杂边界条件。真空器件的二次电子倍增(Multipacting)过程仿真。

射频/直流条件下的腔体和电介质仿用于放电等离子源及材料处理研究；

真；各种低气压的射频-直流等离子体源(如磁控溅射，

带电粒子与背景气体间、带电粒子之CCP，ICP，空心阴极)及小尺寸的大气压放电(如

VSimPD间的碰撞，包括弹性碰撞，激发，电介质阻挡放电)设备的研究和设计；

离，复合；粒子束和背景气体的相互作用；

带电粒子与壁面