线性回旋动理学漂移模式的四种独立数值方法的比较与应用

为了帮助揭示线性动理学漂移模式的完整图景，我们使用了四种独立的数值方法——分别基于积分方程、Euler 初值模拟、Euler 矩阵本征值求解和 Lagrangian 粒子模拟——来求解在平板简化下的 Z-pinch 和气球空间坐标下的 tokamak 中的线性回旋动理学静电漂移模式方程。我们确认这些方法能产生相同的解，差异小于 1\%，且差异主要来自数值收敛，这是四种独立数值方法在回旋动理学线性漂移模式上的首次详细基准测试。利用这些方法，我们发现在 Z-pinch 中熵模和交换模位于同一分支，且熵模可以同时具有电子和离子分支。此外，在强梯度下，离子温度梯度模（ITG）的多于一个本征态可能是不稳定的，且最不稳定的一个可能处于非基态本征态。还观察到了在强梯度下 ITG 从离子到电子抗磁方向的传播，这意味着传播方向不是边缘等离子体中湍流模式实验诊断的决定性标准。