高温プラズマ中の乱流異常輸送と帯状流の非線形相互作用及び構造形成過程に関する研究

高温等离子体中湍流反常输运与层流非线性相互作用及结构形成过程研究

基本信息

批准号：
08J04017
负责人：
仲田資季
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

磁場閉じ込め核融合プラズマにおけるイオン及び電子の異常熱輸送の理解に重要と考えられるイオンあるいは電子温度勾配乱流について,ジャイロ運動論的シミュレーションと理論解析に基づいた研究を進めてきた.以下に,平成22年度に行ったスラブ及びトロイダル配位に対する高解像度シミュレーションから得られた成果をまとめる.1)前年度まで進めてきたスラブETG乱流の高解像度シミュレーションによって得られた,コヒーレントな渦列構造の形成と輸送レベルの低減現象についての結果を受けて,乱流中に現れる渦列構造や輸送低減がどのようなパラメータ下で生じ得るのかを調べた.非線形シミュレーションによる大規模なパラメータスキャンと理論モデルに基づく解析によって,ゾーナルフロー形成の磁力線方向流れに対する依存性と,上述の渦列構造の形成と輸送低減が密接に関連していることを明らかにした.これらの結果は学術論文にまとめ,Physics of plasmasへ投稿し,掲載された.2)5次元ジャイロ運動論シミュレーションによって,トロイダルITGおよびETG乱流中に形成されるゾーナルフローと乱流渦との間の非線形相互作用について詳細に調べた.ここでは,これまでの研究において殆ど扱われてこなかった,エントロピー伝達関数(ジャイロ運動論的方程式の非線形項に起因する分布関数揺らぎの3次相関項)の波数空間構造を調べることで,乱流輸送現象と直結した非線形相互作用の解析を行った.これによって,トロイダルITG乱流においては,ゾーナルフローとの相互作用を媒介した,低波数から高波数モードへの連鎖的なエントロピー伝達過程が定常乱流状態において顕著になることを示し,ゾーナルフローによる乱流抑制効果に対して運動論の観点からの理解を与えることができた.また,トロイダルETG乱流においては,ゾーナルフローとの相互作用は弱く,比較的低波数の乱流モード同士でのエントロピー伝達が顕著になることを明らかにした.これらの結果は,近々に学術論文誌に投稿する予定である.

我们一直在进行基于离子或电子温度梯度湍流的回旋模拟和理论分析的研究，这对于理解磁约束聚变等离子体中离子和电子的反常热传输非常重要，我们总结了从高分辨率模拟中获得的结果。 2012 财年进行的板片和环形配置的研究。1) 从板片 ETG 湍流的高分辨率模拟中获得的相干性，该模拟直到上一年才取得进展。基于强涡街结构的形成和输运水平降低的结果，我们研究了在什么参数下可以出现湍流中出现的涡街结构和输运水平的降低。大规模非线性模拟通过基于参数扫描和理论模型表明，纬向流的形成对磁力线方向流动的依赖，与上述涡街结构的形成和输运减少密切相关。 , 物理的2）利用五维回旋模拟，我们详细研究了环形ITG和ETG湍流中形成的纬向流和湍流涡流之间的非线性相互作用。通过研究熵传递函数（回旋方程非线性项引起的分布函数波动的三次相关项）的波数空间结构，我们分析了相互作用，发现环面在 Le ITG 湍流中，我们表明，由与层流相互作用介导的从低波数模式到高波数模式的链熵传递过程在稳定湍流中变得突出，并且湍流被层流抑制，从动力学角度理解效应。我们还发现，在环形ETG湍流中，与纬向流的相互作用很弱，相对低波数湍流模式之间的熵传递很显着。这些结果我们计划很快提交给学术期刊。