曲率驱动 ITG 湍流中的带状流主导动力学与 Dimits 阈值

使用描述具有恒定曲率（Z 箍缩）磁场中扰动静电势与扰动离子温度以及平衡温度梯度的二维长波流体模型，研究了由离子温度梯度不稳定性驱动的湍流的饱和态。数值模拟揭示了一个由强带状流和带状温度扰动主导的有限振幅饱和态，与一个在独立于盒子的尺度上未能饱和的爆发态之间的明确转变。我们认为该转变等价于在回旋动力学数值模拟中看到的从低输运态到高输运态的 Dimits 转变。温度梯度的准静态阶梯状结构并与具有分块恒定剪切的带状流交织，在 Dimits 阈值附近浮现。低碰撞率近边际态中的湍流热通量由湍流爆发主导，由与在施加平衡流剪切的回旋动力学模拟中发现的那些极为相似的相干长寿命结构触发。低输运 Dimits 区域的破裂与系统中两种不同环向动量源——雷诺应力与由 $\boldsymbol{E}\times\boldsymbol{B}$ 流对抗磁流的平流——之间的竞争相关联。通过分析线性 ITG 模，我们获得了大碰撞率下 Dimits 阈值的半解析模型。