用于现实托卡马克几何中全等离子体回旋动理学模拟的非结构网格方法的开发与测试

在这项工作中，我们为现实托卡马克几何中的回旋动理学模拟构建并实现了一种混合非结构网格有限元-Fourier 分解方案。我们实现了一种高效的粒子定位（粒子-三角形映射）方案用于电荷沉积和场散射，该方案使用中间网格作为三角形的搜索索引，与中等规模模拟的暴力搜索方案相比，观察到约 30 倍的显著加速。开发了 TRIMEG（基于三角形网格的回旋动理学）代码。作为应用，使用简化的回旋动理学 Vlasov-Poisson 模型模拟了离子温度梯度模。我们的模拟与使用 ORB5 代码对 DIII-D Cyclone 案例的模拟显示出合理的一致性。作为另一项应用，使用 ASDEX Upgrade 平衡进行了 ITG 模拟，其密度和温度梯度分布与 Cyclone 案例相似。展示了 TRIMEG 代码在等离子体核心和具有开放磁力线的全等离子体体积中使用现实实验平衡进行模拟的能力。