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Angular momentum transport modeling: achievements of a gyrokinetic quasi-linear approach

P Cottier, C Bourdelle, Y Camenen, Ö D Gürcan, F J Casson, X Garbet, P Hennequin, T Tala2014年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

QuaLiKiz, a model based on a local gyrokinetic eigenvalue solver (Bourdelle et al 2002 Nucl. Fusion42 892–902) is expanded to include momentum flux modeling in addition to heat and particle fluxes (Bourdelle et al 2007 Phys. Plasmas14 112501, Casati et al 2009 Nucl. Fusion49 085012). Essential for accurate momentum flux predictions, the parallel asymmetrization of the eigenfunctions is successfully recovered by an analytical fluid model. This is tested against self-consistent gyrokinetic calculations and allows for a correct prediction of the E × B shear impact on the saturated potential amplitude by means of a mixing length rule. Hence, the effect of the E × B shear is recovered on all the transport channels including the induced residual stress. Including these additions, QuaLiKiz remains ∼10 000 faster than non-linear gyrokinetic codes allowing for comparisons with experiments without resorting to high performance computing. The example is given of momentum pinch calculations in NBI modulation experiments (Tala et al 2009 Phys. Rev. Lett.102 075001) for which the inward convection of the momentum is correctly predicted.

日本語訳

QuaLiKizは、局所ジャイロ運動論的固有値ソルバーに基づくモデル(Bourdelle et al 2002 Nucl. Fusion42 892–902)を拡張し、熱・粒子フラックスに加えて運動量フラックスモデリングを含めたものである(Bourdelle et al 2007 Phys. Plasmas14 112501、Casati et al 2009 Nucl. Fusion49 085012)。正確な運動量フラックス予測に不可欠な固有関数の平行方向非対称化は、解析的流体モデルによって首尾よく再現される。これは自己無撞着なジャイロ運動論的計算に対して検証され、混合長則による飽和ポテンシャル振幅へのE×Bシアの影響を正しく予測することを可能にする。これにより、E×Bシアの効果は、誘起残留応力を含むすべての輸送チャネルにおいて再現される。これらの追加を含めても、QuaLiKizは非線形ジャイロ運動論的コードよりも約10 000倍高速であり、高性能計算を必要とせずに実験との比較が可能となる。NBI変調実験における運動量ピンチ計算の例が示されており(Tala et al 2009 Phys. Rev. Lett.102 075001)、そこでは運動量の内向き対流が正しく予測されている。

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GyrokineticMomentum transport
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