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Entropy production and collisionless fluid closure

Y Sarazin, G Dif-Pradalier, D Zarzoso, X Garbet, Ph Ghendrih, V Grandgirard2009年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A novel method is proposed to construct collisionless fluid closures accounting for some kinetic properties. The idea consists in optimizing the agreement between the fluid and kinetic quasi-linear entropy production rates, so as to constrain the closure coefficients. This procedure is applied to the slab branch of the ion temperature gradient driven instability. Focusing on the kinetic regime characterized by slow waves, the closure proposed by Hammett and Perkins (Hammett and Perkins 1990 Phys. Rev. Lett.64 3019) naturally emerges from the systematic identification of the kinetic and fluid entropy production rates. This closure is revealed to be extremely powerful well beyond the kinetic regime. Besides, it reconciles the fluid and kinetic linear stability diagrams in the two-dimensional space of the density and temperature gradient lengths. Such a method is systematic and generic. As such, it is applicable to other models and classes of instabilities.

日本語訳

無衝突流体クロージャーを構築するための新しい方法が提案され、いくつかの運動論的性質が考慮される。その考え方は、流体と運動論の準線形エントロピー生成率の間の一致を最適化し、クロージャー係数を拘束することにある。この手順は、イオン温度勾配駆動不安定性のスラブ分岐に適用される。低速波によって特徴づけられる運動論的領域に焦点を当てると、ハメットとパーキンスによって提案されたクロージャー(Hammett and Perkins 1990 Phys. Rev. Lett.64 3019)が、運動論的および流体的エントロピー生成率の系統的な同定から自然に現れる。このクロージャーは、運動論的領域をはるかに超えて極めて強力であることが明らかにされる。さらに、それは密度勾配長と温度勾配長の二次元空間における流体と運動論の線形安定性図を整合させる。このような方法は体系的かつ一般的であり、したがって他のモデルやクラスの不安定性にも適用可能である。

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