利用通量管代码 $\texttt{stella}$ 进行径向全局回旋动理学模拟的新方法

在通量管代码 $\texttt{stella}$ 中实现了一种新颖的全局回旋动理学模拟方法。这是通过利用 Parra 与 Barnes [Plasma Phys. Controlled Fusion, $\textbf{57}$ 054003, 2015] 最初导出的、对湍流垂直尺度长度的回旋动理学方程次级展开来实现的，该展开允许使用傅里叶基函数，同时以微扰方式纳入径向剖面变化的影响。磁几何的径向变化通过利用由泰勒展开获得的 Grad-Shafranov 方程与 Miller 平衡方程的全局扩展来包含。还发展了采用多个通量管模拟的径向边界条件，作为全局模拟中常规使用的 Dirichlet 径向边界条件在物理上更合理的替代。结果表明，当用谱基表示非周期函数时，这些新边界条件消除了径向边界附近产生的大量数值伪影。随后我们使用若干标准测试用例在线性与非线性情形下对新方法进行了基准验证。