关于 ITG 湍流在 Dimits 位移中的相变

通过在非线性等离子体动力学模拟中变化离子温度梯度，研究了湍流态与 zonal flow 主导态之间的相变。独立的梯度扫描揭示了三个 distinct 的态：在高梯度下为湍流态，在低梯度下为 zonal flow 主导的状态，表现为强烈的热输运抑制；以及在两种状态之间具有间歇性切换的中间态。可以定义为系统中 zonal 与总自由能之比的序参数来分类这些不同的态。为评估记忆效应，首先将温度梯度从导致完全发展湍流的高值逐渐降低至形成强 zonal flow 的 Dimits 位移区域的低值，然后缓慢地提高。一旦 zonal flow 形成并有效抑制湍流，它们就可以在更高的梯度下维持，从而导致非对称响应，表现为滞回环。观察到，在 zonal flow 主导的状态中，自由能主要集中在最大的径向尺度上，呈现 $k_x$ 谱的陡峭斜率；而在湍流状态中，呈现更广泛的谱线，具有两个 distinct 的斜率。