刮削层中等离子体丝状体的 3D 模拟：与降维模型的比较

本文利用 3D 简化流体代码，展示了平板几何结构中孤立 3D 丝状体的模拟结果。首先，进行了系统性扫描以研究丝状体的动力学如何受其振幅、垂直尺寸和平行延伸范围的影响。研究发现，丝状体的垂直尺寸对其运动有强烈影响，因为它决定了平行电流相对于极化电流和粘性电流的相对重要性；而当斑块的初始振幅充分增加时，观察到了漂移波不稳定性。接下来，将 3D 模拟与采用不同平行闭合条件的 2D 模拟进行了比较：即忽略平行梯度的鞘层耗散闭合条件，以及忽略平行电流影响的涡度平流闭合条件。研究发现，涡度平流闭合条件无法复现 3D 垂直动力学，且高估了所有所研究丝状体的初始径向加速度。相比之下，即使存在显著的平行梯度（此时该闭合条件不再严格有效），鞘层耗散闭合条件仍获得了更令人满意的比较结果。具体而言，它捕捉到了 3D 模拟中观察到的具有不同垂直尺寸的丝状体的对比动力学，而涡度平流闭合条件未能复现这一点。然而，两种闭合条件均未能成功复现 3D 模拟中观察到的 Boltzmann 旋转效应及相关的斑块极向漂移。虽然结论认为鞘层耗散闭合条件在复现 3D 动力学方面更为成功，但需要强调的是，在由于靶区附近电阻率增加等效应导致平行电流无法通过鞘层闭合的情况下，涡度闭合条件可能仍然具有相关性。