In this work, we compare gyrokinetic simulations in stellarators using different computational domains, namely, flux tube (FT), full-flux-surface (FFS), and radially global (RG) domains. Two problems are studied: the linear relaxation of zonal flows (ZFs) and the linear stability of ion temperature gradient (ITG) modes. Simulations are carried out with the codes EUTERPE, GENE, GENE-3D, and stella in magnetic configurations of LHD and W7-X using adiabatic electrons. The ZF relaxation properties obtained in different FTs are found to differ with each other and with the RG result, except for sufficiently long FTs, in general. The FT length required for convergence is configuration-dependent. Similarly, for ITG instabilities, different FTs provide different results, but the discrepancy between them diminishes with increasing FT length. FFS and FT simulations show good agreement in the calculation of the growth rate and frequency of the most unstable modes in LHD, while for W7-X differences in the growth rates are found between the FT and the FFS domains. RG simulations provide results close to the FFS ones. The radial scale of unstable ITG modes is studied in global and FT simulations finding that in W7-X, the radial scale of the most unstable modes depends on the binormal wavenumber, while in LHD no clear dependency is found.
本研究では、異なる計算領域、すなわちフラックスチューブ（FT）、全フラックス面（FFS）、および動径グローバル（RG）領域を用いたステラレータにおけるジャイロ運動論的シミュレーションを比較する。2つの問題を研究する：帯状流（ZF）の線形緩和とイオン温度勾配（ITG）モードの線形安定性である。シミュレーションは、コードEUTERPE、GENE、GENE-3D、およびstellaを用いて、LHDおよびW7-Xの磁場配位において断熱電子を用いて実施される。異なるFTで得られたZF緩和特性は、一般に、十分に長いFTを除いて、互いに、またRG結果とも異なることが判明した。収束に必要なFT長は配位に依存する。同様に、ITG不安定性についても、異なるFTは異なる結果をもたらすが、FT長の増加に伴ってそれらの間の不一致は減少する。FFSシミュレーションとFTシミュレーションは、LHDにおける最も不安定なモードの成長率と周波数の計算において良好な一致を示す一方、W7-XではFT領域とFFS領域の間で成長率に差異が見られる。RGシミュレーションはFFSの結果に近い結果を提供する。不安定なITGモードの動径スケールは、グローバルシミュレーションとFTシミュレーションで研究され、W7-Xでは最も不安定なモードの動径スケールが二法線波数に依存する一方、LHDでは明確な依存性は見られないことが判明した。