The ParticleTracer Module

ParticleTracer

高能粒子追踪器

生成服从参数为m的抛物线分布的随机数 m 一般为小半径 r_max = a

生成抛物线分布的粒子位置

根据配置生成初始位置和动量

relativistic_boris_step(𝐱, 𝐩, 𝐄, 𝐁)

Performs one step of the relativistic Boris algorithm in natural units (c = 1).

Parameters:

• 𝐱: Position vector (normalized)
• 𝐩: Momentum vector (normalized)
• 𝐄: Electric field vector
• 𝐁: Magnetic field vector
• q: Particle charge (normalized)
• m: Particle rest mass (normalized)
• Δt: Time step (normalized)

Returns:

• 𝐱ₙ₊₁: Updated position
• 𝐩ₙ₊₁: Updated momentum

环坐标下 tokamak 场

SaveConfigType

Configuration type for data saving operations.

Fields:

• batch_size::Int: Number of particles in each batch
• output_dir::String: Output directory path
• timestamp::String: Timestamp of data saving operation

SaveConfig(; batch_size=1000)

Constructor for SaveConfig instance.

Parameters:

• batch_size: Number of particles per batch, defaults to 1000

Returns:

• SaveConfig instance

create_index_file(config)

Create index file recording information for all batches.

Parameters:

• config: Save configuration

Index file contains:

• Total number of particles
• Batch size
• Total number of batches
• Creation time
• Simulation timestamp

merge_process_files(config)

将所有进程的临时数据文件合并为最终批处理文件。 此函数应在所有计算完成后调用，且只应在主进程(进程1)上执行。

参数:

• config: 保存配置

read_metadata(g_meta)

Read all metadata attributes from HDF5 group.

Parameters:

• g_meta: HDF5 metadata group

Returns: Dictionary containing all metadata

read_particle_data(n, timestamp)

读取指定粒子的数据。

返回： 包含位置、动量、磁场（和电场，如果存在）以及元数据的字典

save_metadata(g_ptc, global_n, x0, p0, B0)

保存粒子的元数据。

save_particle_data(ptc_data, n, x0, p0, B0, config)

保存粒子数据，使用进程级批处理策略。每个进程写入自己的临时文件，之后合并。

Parameters:

• ptc_data: 粒子轨迹数据
• n: 全局粒子编号
• x0: 初始位置
• p0: 初始动量
• B0: 初始磁场
• config: 保存配置

save_single_particle(file, particle_id, ptc_data, global_n, x0, p0, B0)

保存单个粒子数据到 HDF5 文件。

update_batch_metadata!(file, batch_number, config)

Update or create global metadata for batch file.

Parameters:

• file: Open HDF5 file
• batch_number: Current batch number
• config: Save configuration