基于陀螺动力学与扩展 MHD 模型的 FuZE 轴对称稳定性模拟
等离子体物理
2020-11-06 v1
摘要
利用高阶有限体积代码 COGENT 对剪切流 Z 箍缩等离子体进行了轴对称（）陀螺动力学与扩展 MHD 模拟。当前的陀螺动力学模型求解长波极限下的陀螺动力学方程，包含离子与电子物种，并耦合静电势的静电陀螺泊松方程。电磁 MHD 模型包含陀螺黏性压力张量、抗磁电子与离子热通量以及广义欧姆定律的效应。本工作的一个显著特征是，等离子体密度与温度的径向剖面取自 FuZE 实验，磁场剖面作为 MHD 力平衡方程的解获得。这种方法能够处理真实等离子体参数，并为当前与计划中的实验提供见解。特别地，研究表明径向剖面在稳定化中起重要作用，因为嵌入的引导中心（）漂移具有强径向剪切，即便没有流体流剪切也能有助于 Z 箍缩稳定化。针对 FuZE 等离子体参数的模拟结果显示线性增长率随流剪切增大而减小，但即便对于轴向流的较大（可与阿尔文速度相比）径向变化，在线性区也未观察到完全稳定化。我们还研究了 FuZE 等离子体的非线性稳定性性质，发现剖面展宽可在非线性区产生显著的稳定效应。
引用
@article{arxiv.2011.02767,
title = {Simulation of FuZE axisymmetric stability using gyrokinetic and extended-MHD models},
author = {V. I. Geyko and J. R. Angus and M. A. Dorf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.02767},
year = {2020}
}