Characteristics of ETG-driven turbulence dominated by zonal flows (ZFs) and nonlinearly generated large scale structures with low toroidal/poloidal wave numbers are investigated by gyrofluid simulations in slab geometry. Main results found in this research are as follows. (i) The electron transport analysis in various parameter regions shows that the electron heat flux was not necessarily enhanced as the electron temperature gradient increases. (ii) The ZFs change the characteristics of turbulence from a 'homogeneous' structure to an 'inhomogeneous' one, in which micro-scale vortices and nonlinearly generated macro-scale vortices coexist in different radial zones, exhibiting a two-scale nature in turbulence. (iii) The fractal dimension is simultaneously reduced in any radial region with an increase in the ratio of ZF energy to that of total fluctuations. Namely, macro-scale vortices, which are the origin of low fractal dimension and play a role in saturating ZFs, survive in the system without causing large thermal transport by adjusting the phase relation.
ETG駆動乱流の特性であって、帯状流(ZF)と、低いトロイダル/ポロイダル波数を持つ非線形的に生成された大規模構造によって支配されるものについて、スラブ幾何学におけるジャイロ流体シミュレーションにより調べた。本研究で得られた主な結果は以下の通りである。(i)様々なパラメータ領域における電子輸送の解析により、電子温度勾配の増大に伴って電子熱流束が必ずしも増大するわけではないことが示された。(ii)帯状流は、乱流の特性を「一様な」構造から「非一様な」構造へと変化させ、そこでは微視的渦と非線形的に生成された巨視的渦が異なる半径方向領域に共存し、乱流における二重スケール性を示す。(iii)フラクタル次元は、全変動に対する帯状流エネルギーの比の増大に伴い、いずれの半径方向領域においても同時に減少する。すなわち、低フラクタル次元の起源であり帯状流の飽和に寄与する巨視的渦は、位相関係を調整することにより大きな熱輸送を引き起こすことなく系内に生き残る。