边缘等离子体湍流中的输运、流拓扑与拉格朗日条件统计

利用 Hasegawa-Wakatani 模型及其修正版本研究了边缘等离子体湍流中的拉格朗日统计与粒子输运。后者表现出显著纬向流的出现。考虑了绝热参数的不同取值。主要目标是刻画相干结构（即涡旋与纬向流）的作用及其对粒子拉格朗日统计的影响。在统计平稳的湍流中，进行了计算密集的长时模拟，追踪测试粒子系综长达数百个涡旋翻转时间。利用拉格朗日 Okubo-Weiss 判据刻画流拓扑，从而可将流划分为拓扑不同的区域。在椭圆与双曲区域中，停留时间的概率密度函数（pdfs）具有自相似的代数衰减尾部。然而，在中间区域，pdfs 确实表现出指数衰减尾部。同样计算了拉格朗日速度、加速度与密度涨落的拓扑条件 pdfs。评估了经典 Hasegawa-Wakatani 系统与其修正版本之间的差异，并突出了纬向流的作用。研究了表征不同长度尺度贡献的密度通量谱，其惯性标度被发现与基于量纲论证的预言一致。分析粒子示踪剂在不同时间尺度（对应于粗粒化曲率）上的角度变化完成了本研究，多尺度几何统计量化了不同流态中粒子运动的方向特性。