用于局部回旋动力学模拟的无扭转磁通管

局部回旋动力学模拟使用一个场对齐的域，由于背景磁平衡的磁剪切，该域会发生扭转。然而，若磁剪切很强和/或域很长，扭转可能变得极为极端，以至于无法正确分辨湍流。本工作中，我们推导并实现了“无扭转磁通管”，一种在所有平行位置均保持矩形的局部模拟域。收敛性与运行时间测试表明，它比传统磁通管更高效地计算热通量。对于一个测试用例，其计算代价降低了 30 倍，且我们发现没有任何情况其代价更高。当磁剪切高且域包含至少两个湍流驱动区域时（例如仿星器模拟、台基模拟、具有多个极向圈的托卡马克模拟），它最具优势。此外，当磁剪切大时，它更准确地模拟了内侧中平面。最后，我们展示了如何将无扭转磁通管推广以允许对模拟域进行进一步优化和控制。