离子温度梯度(ITG)和电子温度梯度(ETG)等离子体湍流中通过 zonal 流的非线性熵传递
等离子体物理
2026-02-27 v1
摘要
基于离子温度梯度(ITG)和电子温度梯度(ETG)驱动的湍流,其非线性熵传递过程基于 zonal 模态和非 zonal 模态的湍动力学熵平衡关系进行研究,这些模态通过视为黎克斯应力来源的 zonal 流产生的熵传递函数而耦合。对“三角谱”熵传递函数的谱分析揭示了不仅包括 zonal 模态和非 zonal 模态之间的非线性相互作用,还揭示了其对湍流输运水平的影响。发现 ITG 和 ETG 湍流中存在不同的熵传递类型:在 ITG 不稳定的饱和阶段,来自非 zonal 模态向 zonal 模态的熵传递较大;而一旦生成强 zonal 流,湍流稳定状态下的熵传递向 zonal 模态便相当微弱。相反,zonal 流通过三角相互作用,将来自低径向波数(贡献于热流)的非 zonal 模态的熵传递到其他非 zonal 模态的高径向波数(但对热流贡献较小),从而中介了这种传递。一系列向更高径向波数模态的熵传递过程与湍流稳定状态下的输运调节相关。在 contrast, 在 ETG 湍流的不稳定-饱和和稳定阶段,来自低波数非 zonal 模态之间的熵传递占主导地位,而非通过 zonal 模态。
引用
@article{arxiv.2602.22653,
title = {Nonlinear entropy transfer via zonal flows in gyrokinetic plasma turbulence},
author = {Motoki Nakata and Tomo-Hiko Watanabe and Hideo Sugama},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.22653},
year = {2026}
}
备注
32 pages, 11 figures