This paper uses the gyro-moment (GM) approach as a multi-fidelity tool to explore the effect of triangularity on tokamak edge turbulence. Considering experimental data from an L-mode DIII-D discharge, we conduct gyrokinetic (GK) simulations with realistic plasma edge geometry parameters at ρ = 0.95. We find that employing ten GMs effectively captures essential features of both trapped electron mode (TEM) and ion temperature gradient (ITG) turbulence. By comparing electromagnetic (EM) GK simulations with adiabatic electron GK and reduced fluid simulations, we identify the range of validity of the reduced models. We observe that TEMs drive turbulent heat transport under nominal discharge conditions, hindering accurate transport level estimates by both simplified models. However, when TEMs are absent, and turbulence is ITG-driven, an agreement across the different models is observed. Finally, a parameter scan shows that the positive triangularity scenario destabilizes the TEM, therefore, the adiabatic electron model tends to show agreement with the EM simulations in zero and negative triangularity scenarios. On the other hand, the reduced fluid simulations exhibit limited sensitivity to triangularity changes, shedding light on the importance of retaining kinetic effects to accurately model the impact of triangularity turbulence in the tokamak edge. In conclusion, our multi-fidelity study suggests that a GM hierarchy with a limited number of moments is an ideal candidate for efficiently exploring triangularity effects on micro-scale turbulence.
本論文では、ジャイロモーメント（GM）アプローチをマルチフィデリティツールとして用い、トカマク周辺乱流に対する三角形度の影響を調査する。LモードのDIII-D放電からの実験データを考慮し、ρ = 0.95における現実的なプラズマ周辺幾何学パラメータを用いてジャイロ運動論（GK）シミュレーションを実施する。10個のGMを用いることで、捕捉電子モード（TEM）とイオン温度勾配（ITG）乱流の両方の本質的な特徴を効果的に捉えられることが分かる。電磁（EM）GKシミュレーションを断熱電子GKおよび簡約流体シミュレーションと比較することにより、簡約モデルの妥当性の範囲を特定する。公称放電条件ではTEMが乱流熱輸送を駆動し、両方の簡約モデルによる正確な輸送レベルの推定を妨げていることが観察される。しかしながら、TEMが存在せず、乱流がITGによって駆動される場合には、異なるモデル間での一致が見られる。最後に、パラメータスキャンにより、正の三角形度シナリオはTEMを不安定化させることが示される。したがって、断熱電子モデルは、ゼロおよび負の三角形度シナリオにおいてEMシミュレーションとの一致を示す傾向がある。一方、簡約流体シミュレーションは三角形度の変化に対する感度が限られており、トカマク周辺部における三角形度乱流の影響を正確にモデル化するために運動論的効果を保持することの重要性を浮き彫りにしている。結論として、我々のマルチフィデリティ研究は、少数のモーメントを持つGM階層が、微視的スケール乱流に対する三角形度の影響を効率的に調査するための理想的な候補であることを示唆している。