托卡马克等离子体中由剪切环向流引起的输运分岔

第一性原理数值模拟被用于描述差速旋转托卡马克等离子体中的输运分岔。这种分岔在零磁剪切区域比在有限磁剪切区域更容易发生，因为在前一种情况下，垂直于磁场的剪切环向流分量对湍流具有最强的抑制效应。在零磁剪切区域，在任何有限的流剪切值下都不存在增长的线性本征模。然而，由离子温度梯度（ITG）和平行速度梯度（PVG）驱动的模的瞬态增长可以维持亚临界湍流。尽管如此，在包含广泛温度梯度和速度剪切范围的参数空间中，存在一个所有湍流都被抑制的相当大的窗口。结合碰撞（新经典）机制引起的相对较低的动量输运，这产生了从低温和速度梯度向高温和速度梯度分岔的条件。这种分岔的路径是通过对大量模拟进行插值来绘制的。数值模拟还用于构建一个参数模型，该模型在广泛的温度梯度和速度梯度值范围内准确描述了温度梯度和流速梯度的综合效应。利用该参数模型，表明在这种低输运状态下，热量的输运几乎是新经典的，而动量输运则由亚临界 PVG 湍流主导。进一步表明，对于任何给定的扭矩输入，都存在一个使温度梯度最大化的最佳热量输入。该参数模型描述了亚临界湍流的行为以及流剪切对输运刚度的复杂影响。它可能对具有剪切流的托卡马克的输运建模有用。