离子温度梯度模的局域回旋动理论碰撞理论
等离子体物理
2022-06-01 v2
摘要
我们研究了在局域极限下，采用线性化回旋动理学（GK）库仑碰撞算符（Frei 等人，2021）建模碰撞的离子温度梯度（ITG）模的线性性质。该研究基于将扰动离子分布函数作 Hermite-Laguerre 多项式展开，应用于线性化 GK Boltzmann 方程，得到展开系数（称为回旋矩）的耦合方程层级。我们解析地探讨了回旋矩层级在无碰撞和高碰撞极限下的行为。报告了揭示 ITG 增长率对碰撞率的依赖关系的参数扫描，显示随着碰撞率增加，小尺度处出现强阻尼。将这些性质与基于 Sugama、动量守恒俯仰角散射、Hirshman-Sigmar-Clarke 以及 Daugherty 碰撞算符的预测进行了比较。碰撞算符中有限 Larmor 半径（FLR）项的重要性通过以下现象指出：当忽略碰撞性 FLR 项时，会出现一个短波长（SW）ITG 分支，而该分支被碰撞性 FLR 效应完全抑制。我们证明在高碰撞率和小尺度长度下能量扩散十分重要，并且在本文考虑的碰撞算符中，与 GK 库仑碰撞算符相比，GK Sugama 碰撞算符通常对 ITG 增长率产生最小的偏差。报告了回旋矩方法的收敛性研究。
引用
@article{arxiv.2201.02860,
title = {Local Gyrokinetic Collisional Theory of the Ion-Temperature Gradient Mode},
author = {B. J. Frei and A. C. R. Hoffmann and P. Ricci},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.02860},
year = {2022}
}