This paper presents a numerical investigation of isolated filament dynamics in a simulation geometry representative of the scrape-off layer (SOL) of the Mega Amp Spherical Tokamak (MAST) previously studied in Walkden et al 2013 (Plasma Phys. Control. Fusion55 105005). This paper focuses on the evolution of filament cross-sections at the outboard midplane and investigates the scaling of the centre of mass velocity of the filament cross-section with filament width and electron temperature.By decoupling the vorticity equation into even and odd parity components about the centre of the filament in the bi-normal direction parallel density gradients are shown to drive large velocities in the bi-normal (approximately poloidal) direction which scale linearly with electron temperature. In this respect increasing the electron temperature causes a departure of the filament dynamics from two-dimensional (2D) behaviours.Despite the strong impact of three-dimensional effects the radial motion of the filament is shown to be relatively well predicted by 2D scalings. The radial velocity is found to scale positively with both electron temperature and cross-sectional width, suggesting an inertially limited nature. Comparison with the two-region model (Myra et al 2006 Phys. Plasmas13 112502) achieves reasonable agreement when using a corrected parallel connection length due to the neglect of diamagnetic currents driven in the divertor region of the filament.Analysis of the transport of particles due to the motion of the filament shows that the background temperature has a weak overall effect on the radial particle flux whilst the filament width has a strong effect.
本論文は、以前にWalkdenら2013（Plasma Phys. Control. Fusion55 105005）で研究されたMega Ampere Spherical Tokamak（MAST）のスクレイプオフ層（SOL）を代表するシミュレーション幾何学における、孤立フィラメント動力学の数値的研究を提示する。本論文は、外側中平面におけるフィラメント断面の時間発展に焦点を当て、フィラメント断面の重心速度の、フィラメント幅および電子温度に対するスケーリングを調査する。フィラメントの双法線方向の中心に関する渦度方程式を偶数および奇数パリティ成分に分離することにより、平行密度勾配が、電子温度に比例してスケーリングする大きな双法線方向（ほぼポロイダル方向）速度を駆動することが示される。この点において、電子温度の上昇は、フィラメント動力学の二次元（2D）挙動からの乖離を引き起こす。三次元効果の強い影響にもかかわらず、フィラメントの径方向運動は2Dスケーリングによって比較的良好に予測されることが示される。径方向速度は、電子温度と断面積の両方に正にスケーリングすることが見出され、慣性限界的性質を示唆している。二領域モデル（Myraら2006 Phys. Plasmas13 112502）との比較は、フィラメントのダイバータ領域で駆動される反磁性電流の無視による補正された平行接続長を用いた場合に、合理的な一致を達成する。フィラメントの運動による粒子輸送の解析は、背景温度が径方向粒子フラックスに対して全体的に弱い影響を及ぼす一方で、フィラメント幅が強い影響を及ぼすことを示している。