BEACH ドキュメント

BEACH は、三角形表面上の電荷から電場を求め、その場の中で荷電粒子を追跡し、 吸収された粒子の電荷を表面へ蓄積するシミュレータです。

10 分チュートリアルを始める · BEACH の計算サイクルを先に確認する

最初の 30 分

初めて使う場合は、次の順に進めてください。各ページは前のページの出力を引き継ぎます。

1. インストール — beach と beachx を使える状態にする。
2. 10 分チュートリアル — 多数粒子と 20 batch の電荷分布更新を確認する。
3. 出力ファイルを調べる — summary.txt と charges.csv を読む。
4. 実行・再開する — 20 batch の結果を 21 batch へ再開する。
5. トラブルシューティング — lint、実行、出力、再開の失敗を切り分ける。

公式入門ケースは end-to-end の動作確認です。正常終了は、研究結果の収束や物理的妥当性を 意味しません。研究へ使う前に 計算結果の妥当性確認 を行ってください。

BEACH が扱う範囲

BEACH が直接扱うもの	別モデルまたは適用範囲外のもの
三角形要素ごとの表面電荷	空間中の粒子電荷を自己無撞着に解く体積 plasma
表面電荷と指定した外場が作る電場・電位	衝突を含む計算領域外の plasma 輸送
batch 中に固定した場での荷電粒子軌道	物体内部の誘電分極・抵抗性伝導
表面への吸収・放出と batch ごとの電荷更新	一般の二次電子放出・散乱モデル
必要に応じた計算領域上端の準定常境界応答	時間変化する外部 sheath や完全な速度分布 solver

通常の表面電荷更新サイクルと dt、batch_duration、batch_count の違いは BEACH の計算サイクルで図解しています。外部 sheath を接続する場合の領域分担は matching-plane 準定常連成を参照してください。

目的から選ぶ

目的	読む順序
研究ケースを作る	ケースを設計する → beach.tomlを作成・検証する → 実行する → 結果を検証する
粒子源や表面モデルを選ぶ	粒子をどこから入れるか → 表面はどう帯電するか
open 境界と return を構成する	境界から粒子を流入させる → 粒子の escape と return
光電子を扱う	光電子の放出とライフサイクル
定常外部シースから固定電流を与える	Zhao stationary closure
外部 1D sheath と連成する	matching-plane 準定常連成 → offline kinetic oracle で検証する
場ソルバや周期境界を選ぶ	場の評価 → periodic2 静電場
出力を可視化する	後処理チュートリアル → Python API
ソースを変更する	アーキテクチャ → 開発とテスト

ドキュメントの構成

はじめる

概要、インストール、最初の実行を順に説明します。ここだけで多数粒子を 20 batch 追跡し、 表面電荷分布が後続粒子を変えるところまで確認できます。

ケースを作る

目的から形状、粒子源、境界条件、場 solver を選び、設定を検証して実行・再開するまでを 実際の作業順に並べています。

結果を調べる

最初の合否確認、可視化、数値・物理妥当性の検証、問題診断を扱います。正常終了、数値収束、 物理的妥当性を別々に確認します。

モデルを理解する

通常の計算サイクル、表面帯電、粒子源、光電子、open 境界、Zhao 定常シース、periodic2、matching plane、 batch_duration を説明します。通常経路を先に読み、高度な model は必要なページだけを選びます。

リファレンス

入力パラメータ、出力形式、数値手法の詳細、Python API、 Fortran API は、先頭から読むのではなく検索して使う資料です。

開発者ガイド

アーキテクチャ、開発とテスト、 物理リリース検証、生成された依存関係マップをまとめています。

情報の正本

内容	正本
実装済みの挙動と不変条件	SPEC.md と Fortran 実装
入力キー、型、機械検証	schemas/beach.schema.json
出力ファイルの生成条件	schemas/beach.output-manifest.json
操作手順	このサイトのチュートリアルとユーザーガイド
数式、前提、適用限界	モデル・数値手法の各ページ

電子ビーム照射下での絶縁体メッシュ上の電位分布の時間発展

_{3D model: Rubber Duck PBR Game Ready (TurboSquid)}