A reduced kinetic method (RKM) with a first-principles collision operator is introduced in a 1D2V planar geometry and implemented in a computationally inexpensive code to investigate non-local ion heat transport in multi-species plasmas. The RKM successfully reproduces local results for multi-species ion systems and the important features expected to arise due to non-local effects on the heat flux are captured. In addition to this, novel features associated with multi-species, as opposed to single species, cases are found. Effects of non-locality on the heat flux are investigated in mass and charge symmetric and asymmetric ion mixtures with temperature, pressure, and concentration gradients. In particular, the enthalpy flux associated with diffusion is found to be insensitive to sharp pressure and concentration gradients, increasing its significance in comparison to the conductive heat flux driven by temperature gradients in non-local scenarios. The RKM code can be used for investigating other kinetic and non-local effects in a broader plasma physics context. Due to its relatively low computational cost it can also serve as a practical non-local ion heat flux closure in hydrodynamic simulations or as a training tool for machine learning surrogates.
第一原理衝突演算子を備えた縮約運動論的手法(RKM)が1D2V平面幾何学で導入され、多種イオンプラズマにおける非局所的イオン熱輸送を調査するために計算コストの低いコードに実装される。RKMは多種イオン系の局所結果を首尾よく再現し、熱流束に対する非局所効果によって生じると予想される重要な特徴が捉えられる。これに加えて、単一種の場合とは対照的に、多種の場合に関連する新規な特徴が見出される。熱流束に対する非局所性の効果は、温度、圧力、および濃度勾配を有する質量および電荷が対称および非対称なイオン混合物において調査される。特に、拡散に関連するエンタルピー流束は、急峻な圧力および濃度勾配に対して鈍感であることが見出され、非局所的シナリオにおける温度勾配によって駆動される伝導熱流束と比較して、その重要性を増す。RKMコードは、より広いプラズマ物理学の文脈で他の運動論的および非局所的効果を調査するために使用できる。その比較的低い計算コストのため、流体力学シミュレーションにおける実用的な非局所的イオン熱流束閉包として、または機械学習サロゲートのトレーニングツールとしても機能し得る。