The simulations on edge-localized modes (ELMs) with six-field peeling–ballooning (P–B) modes using the BOUT++ code are reported in this paper. This six-field model based on the full Braginskii equations are developed to simulate self-consistent turbulence and transport between ELMs. Through the comparison with the previous three-field two-fluid model, P–B instability, ion diamagnetic effects, resistivity and hyper-resistivity are found to be the dominant physics during ELMs. The additional physics, such as ion acoustic waves, thermal conductivities, Hall effects, toroidal compressibility and electron–ion friction, are less important in this process. Through the simulations within different equilibrium temperature profiles but with the same pressure and current, the particle loss of ions contributes the least to the total ELM size. The ELM size will be smaller for low-density cases. The study of convective particle and heat flux indicates that the peak of radial particle flux is obviously related to the ELM filaments burst events. The analysis of radial transport coefficients indicates that the ELM size is mainly determined by the energy loss at the crash phase. The typical values for transport coefficients in the saturation phase after ELM crashes are Dr ∼ 200 m2 s−1, χir ∼ χer ∼ 40 m2 s−1. The turbulent zonal flow, which is mainly driven by the Reynolds stress and suppressed by ion diamagnetic terms, regulates the turbulence from the ELM crash phase to the quasi-steady state for large ELM cases.
本論文では、BOUT++コードを用いた、6場のペデスタル・バルーニング（P–B）モードを伴うエッジ局在モード（ELM）のシミュレーションについて報告する。この6場モデルは、完全なBraginskii方程式に基づいており、ELM間の自己無撞着な乱流と輸送をシミュレートするために開発された。従来の3場2流体モデルとの比較により、P–B不安定性、イオン反磁性効果、抵抗率、および超抵抗率がELM中の主要な物理過程であることが明らかになった。一方、イオン音波、熱伝導率、ホール効果、トロイダル圧縮性、電子–イオン摩擦などの追加の物理過程は、この過程ではそれほど重要ではない。異なる平衡温度分布（ただし同一の圧力および電流分布）を用いたシミュレーションにより、イオン粒子損失は全ELMサイズへの寄与が最も小さいことが示された。ELMサイズは低密度の場合に小さくなる。対流粒子および熱流束の研究は、半径方向粒子束のピークがELMフィラメントバーストと明らかに関連していることを示している。輸送係数の解析により、ELMサイズは主にクラッシュ段階でのエネルギー損失によって決定されることが示された。ELMクラッシュ後の飽和段階における輸送係数の典型的な値は、Dr ∼ 200 m² s⁻¹、χir ∼ χer ∼ 40 m² s⁻¹である。乱流帯状流は、主にレイノルズ応力によって駆動され、イオン反磁性効果によって抑制され、大規模ELMの場合にはELMクラッシュ段階から準定常状態への遷移を調整する。