Effect of shear flow on the multi-scale nonlinear interaction in plasmas is numerically investigated by using a self-consistent Landau-fluid model. Dual roles of shear flow in the process are discovered, significantly suppressing micro-scale fluctuations and dramatically promoting macro-scale fluctuations. Furthermore, its similar dual roles in turbulent transport are also demonstrated. The novel underlying mechanism for the nonlinear promotion is identified as the formation of a large vortex flow inside magnetic island, which as a common phenomenon have been often observed in space and magnetic fusion plasmas. The theoretical prediction on the threshold of shear flow based on an analytical modeling is verified via numerical simulations.
プラズマにおける多スケール非線形相互作用に対するせん断流の影響を、自己無撞着なランダウ流体モデルを用いて数値的に調査した。この過程におけるせん断流の二重の役割が明らかにされ、微視的スケールのゆらぎを顕著に抑制する一方で、巨視的スケールのゆらぎを劇的に促進することが示された。さらに、乱流輸送におけるその同様の二重の役割も実証された。非線形促進の背後にある新規のメカニズムは、磁気島内部における大規模渦流の形成として特定され、これは宇宙プラズマや磁気核融合プラズマにおいてしばしば観測される一般的な現象である。せん断流の閾値に関する理論的予測は、解析的モデリングに基づいて行われ、数値シミュレーションによって検証された。