Magnetized plasmas with radial inhomogeneities in equilibrium density and temperature naturally support a variety of electrostatic fluctuations, with drift-wave turbulence being a dominant source of outward particle transport. Controlling such turbulence is essential for improving confinement, and both mean flows and zonal flows (ZFs) are known to play key roles in its suppression. We report experimental evidence of the coexistence and nonlinear interaction of mean flow shear driven fluctuations and ZFs in a magnetized plasma column, where the two flows are localized in different radial zones. The mean flow, generated by a radial DC electric field, excites a coherent Kelvin Helmholtz instability (KHI) at 5.6 kHz, while a low-frequency (∼700 Hz) ZF, with nearly zero kθ, finite kr along it is reversal emerges at the location of the steep Reynolds stress gradient. A temporal evolution study reveals that the KHI is being modulated by the ZF and it is amplitude increases as the ZF amplitude decreases, with the ZF phase consistently leading that of KHI, indicating energy transfer from ZF to KHI. An auto-bicoherence analysis of spectra confirms the nonlinear coupling between the ZF, KHI, and its sidebands. Particle flux measurements show negligible net transport in the peak ZF region, while the maximum mean-flow shear region exhibits negative particle flux, implying inward transport. A probability distribution function (PDF) analysis of density fluctuations reveals three distinct radial regimes: a nearly Gaussian distribution at the ZF peak, indicating turbulence regulation by ZFs, a negatively skewed distribution in the mean flow shear region associated with hole-like structures and a positively skewed distribution at the edge linked to blob like transport. These results suggest that the mean flow has a more dominant role than the ZF in suppressing outward transport, and underscores the importance of investigating transport behavior when both flows coexist within the same spatial region.
平衡密度および温度に動径方向の不均一性をもつ磁化プラズマは、さまざまな静電揺らぎを自然に支え、ドリフト波乱流は外向き粒子輸送の主要な源となる。そのような乱流の抑制は閉じ込めの改善に不可欠であり、平均流と帯状流(ZF)の両方がその抑制において重要な役割を果たすことが知られている。我々は、磁化プラズマ柱において、平均流シア駆動揺らぎとZFの共存および非線形相互作用の実験的証拠を報告する。ここでは、これら二つの流れは異なる動径領域に局在している。動径直流電場によって生成された平均流は、5.6 kHzでコヒーレントなケルビン・ヘルムホルツ不安定性(KHI)を励起する。一方、ほぼゼロのkθと有限のkrを持ち、その反転を伴う低周波数(〜700 Hz)のZFは、急峻なレイノルズ応力勾配の位置に現れる。時間発展の研究により、KHIはZFによって変調され、ZF振幅が減少するにつれてKHIの振幅が増加し、ZF位相が一貫してKHI位相より進んでいることが明らかになり、ZFからKHIへのエネルギー移動を示している。スペクトルの自己バイコヒーレンス解析は、ZF、KHI、およびそのサイドバンド間の非線形結合を確認する。粒子束測定では、ZFピーク領域では正味輸送は無視できるほどであり、一方、平均流シアが最大の領域は負の粒子束を示し、内向き輸送を示唆している。密度揺らぎの確率分布関数(PDF)解析により、3つの異なる動径領域が明らかになる:ZFピークでのほぼガウス分布(ZFによる乱流制御を示す)、平均流シア領域での負に歪んだ分布(ホール状構造に関連する)、および端での正に歪んだ分布(ブロブ状輸送に関連する)。これらの結果は、外向き輸送の抑制において平均流がZFよりも支配的な役割を果たすことを示唆し、両方の流れが同じ空間領域内に共存する場合の輸送挙動を調査することの重要性を強調する。