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Stability analysis and time-step limits for a Monte Carlo Compton-scattering method

机译：蒙特卡罗·康普顿散射方法的稳定性分析和时限

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A Monte Carlo method for simulating Compton scattering in high energy density applications has been presented that models the photon-electron collision kinematics exactly [E. Canfield, W.M. Howard, E.P. Liang, Inverse Comptonization by one-dimensional relativistic electrons, Astrophys. J. 323 (1987) 565]. However, implementing this technique typically requires an explicit evaluation of the material temperature, which can lead to unstable and oscillatory solutions. In this paper, we perform a stability analysis of this Monte Carlo method and develop two time-step limits that avoid undesirable behavior. The first time-step limit prevents instabilities, while the second, more restrictive time-step limit avoids both instabilities and nonphysical oscillations. With a set of numerical examples, we demonstrate the efficacy of these time-step limits.
机译：提出了一种在高能量密度应用中模拟康普顿散射的蒙特卡罗方法，该方法精确地模拟了光子-电子碰撞运动学[E．西弗吉尼亚州坎菲尔德E.P.霍华德梁，一维相对论电子的逆质子化，天体。 J.323（1987）565]。但是，实施此技术通常需要对材料温度进行明确评估，这可能导致不稳定和振荡的解决方案。在本文中，我们对这种蒙特卡洛方法进行了稳定性分析，并提出了两个避免出现不良行为的时间限制。第一个时间步长限制可防止不稳定，而第二个更严格的时间步长限制可避免不稳定和非物理振荡。通过一组数值示例，我们证明了这些时间步长限制的有效性。

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