Fixed-flux (FF), fixed-gradient (FG) and local fluxtube (FT) gyrokinetic simulations are systematically compared for ion-temperature-gradient (ITG)-driven turbulence. The collisionality (ν*) dependence of ion heat diffusivity is verified through the inter-model comparisons. When the temperature gradient is far from the nonlinear critical value, the FF and FT models give a weak ν*-dependence, while the FG model shows a strong ν*-dependence. The entropy transfer analysis on the zonal-flow saturation mechanisms in the quasi-steady state of the FT simulation provides clear insights on the different ν*-dependence of the turbulent transport and zonal-flow shearing rate in the far-above- and near-critical cases. It has also been revealed that the FG model provides the strong ν*-dependence through the change of ITG-mode stability due to ν*-dependent heating/sink by the adaptive heat source, where the velocity distribution function is deformed. The plasma size (ρ*) scan in the FF simulations show a Bohm-like transport scaling even in a local limit regime, ρ*−1 ⩾ 300, where profile-shear effects are weak. It has been clarified that the transient variations of local power balance are essential mechanisms leading to the Bohm-like heat transport even at similar mean temperature gradients, where the burst amplitude and its frequency increase with the plasma size and the heating power. The mechanism is unique to the FF model. Comparisons of statistical characteristics in the local limit regime show differences in frequency spectra and probability density functions of the heat flux, while zonal-flow structures and avalanche propagations properties are similar among these models.
固定フラックス（FF）、固定勾配（FG）、および局所フラックスチューブ（FT）ジャイロ運動論シミュレーションを、イオン温度勾配（ITG）駆動乱流に対して系統的に比較した。イオン熱流束の衝突頻度（ν*）依存性は、モデル間比較を通じて検証された。温度勾配が非線形臨界値から遠い場合、FFモデルとFTモデルは弱いν*依存性を示す一方、FGモデルは強いν*依存性を示す。FTシミュレーションの準定常状態における帯状流飽和機構に関するエントロピー輸送解析は、臨界値より十分上方および臨界値近傍の各場合における乱流輸送と帯状流シアリング率の異なるν*依存性について明確な知見を与える。また、FGモデルが強いν*依存性を示すのは、適応熱源によるν*依存的な加熱・熱損失を通じてITGモード安定性が変化するためであり、その際に速度分布関数が変形することが明らかにされた。FFシミュレーションにおけるプラズマサイズ（ρ*）スキャンは、プロファイルシア効果が弱い局所極限領域（ρ*−1 ≥ 300）においてもボーム様輸送スケーリングを示す。同様の平均温度勾配下でも、バースト振幅とその頻度がプラズマサイズおよび加熱パワーとともに増加する過渡的な局所パワーバランスの変動が、ボーム様熱輸送をもたらす本質的な機構であることが明らかにされた。この機構はFFモデルに固有である。局所極限領域における統計的特性の比較では、熱流束の周波数スペクトルと確率密度関数に差異が見られる一方、帯状流構造とアバランシェ伝播特性はこれらのモデル間で類似している。