A simple impurity model has been developed under the BOUT++ framework to investigate the Li-pellet triggered edge localized mode (ELM) in EAST configuration. The present impurity model decouples the ion pressure enhancement effect (IPEE) (which affects radial EB flow shear and gyro-viscosity of deuterium ions and is implicitly included in our previous work) to make the simulation of Li pellet injection more physically reasonable. In addition, the present impurity model also includes the impurity equilibrium effect (IEE) (which induces modifications on vorticity and gyro-viscosity). The simulation results show that without IPEE a turbulent ELM induced by Li pellet is triggered by multiple peeling-ballooning modes (PBMs) rather than by a single dominant mode, and the simultaneous growth of multiple modes is conducive to reducing the time for pedestal entering the energy loss state. When a turbulent ELM occurs, the nonlinearly dominant modes undergo a secondary fast growth during fast crash phase. The finding explains the secondary increase of emission observed in the DIII-D Li injection experiments. During the evolution of a turbulent ELM, the continuous pedestal collapse dominates the pedestal energy loss in turbulent transport phase; however, in saturation phase, the stabilizing effects on PBMs (n 0) by n = 0 mode and radial EB flow shear within the steepest gradient region are more prominent. It is also found that with IEE and without IPEE, the size threshold of ELM triggering and the magnitude of ELM sizes both show a good agreement with EAST and DIII-D experimental observations.
BOUT++フレームワークの下で、EAST配位におけるLiペレット誘起周辺局在モード(ELM)を調査するために、簡単な不純物モデルが開発された。本不純物モデルは、イオン圧力増強効果(IPEE)(これは径方向E×B流シアおよび重水素イオンのジャイロ粘性に影響を与え、我々の以前の研究では暗黙的に含まれていた)を分離して、Liペレット入射のシミュレーションをより物理的に妥当なものにする。さらに、本不純物モデルは不純物平衡効果(IEE)(これは渦度およびジャイロ粘性の修正を引き起こす)も含んでいる。シミュレーション結果は、IPEEがない場合、Liペレットによって誘起される乱流ELMは、単一の支配モードではなく複数のピーリング・バルーニングモード(PBMs)によって引き起こされ、複数モードの同時成長がペデスタルがエネルギー損失状態に入る時間を短縮するのに寄与することを示している。乱流ELMが発生すると、非線形的に支配的なモードは高速クラッシュ位相中に二次的な急成長を遂げる。この発見は、DIII-DのLi入射実験で観測された発光の二次的な増加を説明するものである。乱流ELMの進化中、連続的なペデスタル崩壊が乱流輸送位相におけるペデスタルエネルギー損失を支配する。しかし、飽和位相では、最も急峻な勾配領域内におけるn = 0モードと径方向E×B流シアによるPBMs(n 0)への安定化効果がより顕著である。また、IEEを含みIPEEを含まない場合、ELMトリガリングのサイズ閾値とELMサイズの大きさはともに、EASTおよびDIII-Dの実験観測とよく一致することが見出された。