快速旋转等离子体的漂移简化流体模型
等离子体物理
2026-03-17 v1
摘要
本文研究了快速旋转（马赫数 M ~ 1）对等离子体流体稳定性的影响，具体关注亨zel-霍尔姆齐利 (KH) 和互换不稳定性，包括磁力曲率驱动的互换 (CDI) 和旋转驱动的互换 (RDI)。在前期剪切流稳定性研究的基础上，我们采用漂移简化流体方法而非标准磁流体动力学，以捕捉有限洛尔半径效应。为此，漂移简化方程被修改加入离心力，并在 hermes-3 (Dudson 等，2024) 中实现，该框架是 BOUT++ (Dudson 等，2009) 的扩展。由于等离子体旋转既驱动 RDI 又提供稳定剪切流，我们发现全局等离子体稳定性受背景 Profile 特征的敏感性。我们识别出 RDI 行为的三种不同模式，并建立一个基于密度和速度 Profile 来预测 RDI 易受性的简单准则。该方法类似于最近的局部 gyrokinetic 剪切流研究，将不稳定性增长率与剪切速率比较 (Ivanov 等，2025)。最后，通过检查等离子体同时处于互换和 KH 不稳定状态的情况，我们发现全局 KH 模式会使等离子体对 RDI 的抗性降低。
引用
@article{arxiv.2603.15347,
title = {Drift-reduced fluid modeling of rapidly rotating plasmas},
author = {Edward A. Tocco and Benjamin D. Dudson and Ian G. Abel and Ben Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.15347},
year = {2026}
}