На основе метода частиц в ячейках реализована двумерная численная модель, позволяющая моделировать процессы релаксации мощных электронных пучков в плазме. Для повышения эффективности расчетов на суперкомпьютере в контексте процедуры обращения оператора Лапласа предложено использовать алгоритм дихотомии. На примере тестовых расчетов, детально воспроизводящих известные физические явления, продемонстрирована адекватность предлагаемой модели для изучения возбуждаемой пучком турбулентности. Исследованы особенности развития модуляционной неустойчивости в условиях, когда энергия волны накачки превышает тепловую энергию плазмы
A two-dimensional particle-in-cell numerical model is developed to simulate collective relaxation of powerful electron beams in plasmas. To increase the efficiency of parallel particle-in-cell simulations on supercomputers, the Dichotomy Algorithm is used for inversion of the Laplace operator. The proposed model is tested with several well-known physical phenomena and is shown to adequately simulate basic effects of the beam driven turbulence. Also, the modulational instability is studied in the regime when the energy of pumping wave significantly exceeds the thermal plasma energy.