用拉格朗日相干结构计算工具预测弱碰撞等离子体中的温度势垒
等离子体物理
2021-07-07 v1
摘要
拉格朗日相干结构（LCSs）的分析已被证明是解释磁化等离子体中输运势垒形成的有效数学方法。此类借自流体动力学理论的 LCSs 可视为系统的隐藏骨架，并可用于研究广泛谱段的输运机制，即便在等离子体中亦然。本文中，我们证明此类结构特别有助于揭示混沌磁场中磁力线运动的隐藏路径。为进行该分析，我们开发了能检测一般动力学系统 LCSs 的数值工具。该工具能处理一般坐标系，且被证明与已用于分析混沌磁场的其他技术（如连接长度）相符。在描述该计算工具后，我们聚焦于热输运方程以及温度剖面与 LCSs 拓扑之间的比较。我们提供证据表明数值模拟能复现类似于 RFP 实验中观测到的温度剖面，且我们的工具成功预测了温度梯度的位置。结果表明，在混沌区域内，场线运动远非随机，且隐藏模式的存在允许了高温梯度的形成。
引用
@article{arxiv.2103.16665,
title = {Prediction of temperature barriers in weakly collisional plasmas by a Lagrangian Coherent Structures computational tool},
author = {Giovanni Di Giannatale and Daniele Bonfiglio and Susanna Cappello and Luis Chacòn and Marco Veranda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.16665},
year = {2021}
}