磁化等离子体湍流中的亚网格尺度效应
等离子体物理
2021-07-01 v2
摘要
在本文中，我们采用粗粒化方法研究弱碰撞磁化等离子体湍流在位置与尺度空间中的自由能非线性重分布。为此，我们在直磁引导场几何中使用跨越质子-电子尺度范围的高分辨率回旋动力学(GK)湍流数值模拟。考虑到粒子快速回旋运动对慢等离子体涨落的平均效应，GK近似捕捉了强磁化等离子体湍流中的主导能量重分布机制。此处，GK系统相对于截断尺度进行粗粒化，在实空间将非线性相互作用的贡献分离为粗网格尺度与亚网格尺度(SGS)。我们集中于非线性SGS效应的分析。这不仅使我们能够研究跨尺度的自由能通量，还能进而分析其空间密度。我们发现尺度通量的净值是正、负通量密度贡献二者约一个数量级更小的值。还分析了结果对滤波类型的依赖关系。此外，我们研究了位置空间中能量的平流。这种对GK湍流相当新颖的方法有助于开发考虑平流不稳定结构的SGS模型，以服务于空间与聚变等离子体，并有助于湍流输运饱和的分析。
引用
@article{arxiv.2005.10166,
title = {Sub-grid-scale effects in magnetised plasma turbulence},
author = {Bogdan Teaca and Evgeny A. Gorbunov and Daniel Told and Alejandro Banon Navarro and Frank Jenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.10166},
year = {2021}
}
备注
15 figures Accepted for publication by Journal of Plasma Physics