A turbulent-generated azimuthally symmetric radially sheared plasma fluid flow is observed in a cylindrical magnetized helicon plasma device with no external sources of momentum input. A turbulent momentum conservation analysis shows that this shear flow is sustained against dissipation by the turbulent Reynolds stress generated by collisional drift fluctuations in the device. In the wavenumber domain this process is manifested via a nonlinear transfer of energy from small scales to larger scales. Simulations of collisional drift turbulence in this device have also been carried out and clearly show the formation of a shear flow quantitatively similar to that observed experimentally. The results integrate experiment and first-principle simulations and validate the basic theoretical picture of drift-wave/shear flow interactions.
乱流によって生成される方位角対称で半径方向にシアを有するプラズマ流が、外部からの運動量注入源を持たない円筒状の磁化ヘリコンプラズマ装置において観測される。乱流運動量保存の解析により、このシア流は、装置内の衝突性ドリフト揺動によって生成される乱流レイノルズ応力によって散逸に対して維持されていることが示される。波数空間において、この過程は小スケールから大スケールへのエネルギーの非線形輸送として現れる。この装置における衝突性ドリフト乱流のシミュレーションも実施され、実験的に観測されたものと定量的に類似したシア流の形成が明確に示されている。これらの結果は、実験と第一原理シミュレーションを統合し、ドリフト波・シア流相互作用の基本的な理論的描像を検証するものである。