超越射线近似的漂移波湍流与带状流波动动力学
等离子体物理
2018-05-30 v4
摘要
非均匀漂移波湍流可建模为一种有效等离子体，其中漂移波充当类量子粒子，带状流速度作为它们相互作用的集体场。这种有效等离子体可用 Wigner-Moyal 方程（WME）描述，该方程将准线性波动动力学方程（WKE）推广到全波 regime，即分辨波长尺度。与受明显类量子方程支配的波不同（其 WME 可借鉴量子力学且众所周知），漂移波具有与传统量子粒子非常不同的哈密顿量。这导致通常不常被 WKE 捕捉的异常相空间动力学。我们展示如何正确地用 WME 对这种动力学建模。具体而言，我们报告了带状流形成（成带不稳定性）、退化（三级不稳定性）以及所谓捕食者-猎物振荡的全波相空间模拟。我们还展示 WME 如何促进对这些现象的分析，即（i）我们表明全波效应 critical 影响成带不稳定性，特别是其非线性阶段和饱和；（ii）我们推导了三级不稳定性增长率；以及（iii）我们证明，在保留全波效应的情况下，捕食者-猎物振荡不需要带状流碰撞阻尼，这与先前研究相反。我们还展示了著名的 Rayleigh-Kuo 判据如何由 WME 涌现，该判据在漂移波湍流的波动动力学理论中一直缺失。
引用
@article{arxiv.1712.08262,
title = {Wave kinetics of drift-wave turbulence and zonal flows beyond the ray approximation},
author = {Hongxuan Zhu and Yao Zhou and D. E. Ruiz and I. Y. Dodin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.08262},
year = {2018}
}