全局环形几何中的动力学粒子模拟
等离子体物理
2019-07-31 v4
摘要
回旋动力学环形代码(GTC)已通过跨分离面的场向粒子-网格插值耦合核心区与刮削层(SOL)区域，升级用于全局模拟。在全局环形几何中，使用柱坐标实现了用于高频波（离子回旋频率及以上）的全动力学粒子推进器，以及用于低频波的引导中心推进器。这两种积分器能正确捕捉粒子轨道并相互吻合，且守恒能量与正则角动量。作为此新功能的验证与应用，开展了离子引导中心模拟，以研究 DIII-D 托卡马克在单零磁分离面放电情况下边缘的离子轨道损失。在无径向电场和有径向电场的情况下，考察了离子损失条件随俯仰角的变化。模拟结果与以往理论结果以及实验观测特征（即高能离子沿离子漂移轨道流出并撞击偏滤器靶板）吻合良好。对离子直接轨道损失份额的度量表明，在初始速度空间中，DIII-D 的该损失份额随离子能量增加而增加。最后，作为对新代码功能的进一步验证，开展了 DIII-D 托卡马克核心区带状流的自洽模拟。所有 DIII-D 模拟均在无湍流条件下进行。
引用
@article{arxiv.1702.04075,
title = {Kinetic particle simulations in a global toroidal geometry},
author = {S. De and T. Singh and A. Kuley and J. Bao and Z. Lin and G. Y. Sun and S. Sharma and A. Sen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.04075},
year = {2019}
}