Linear and nonlinear simulations are carried out for the edge coherent mode (ECM) using the global gyrokinetic code GEM based on the EAST experimental parameters. The linear simulation results show that ECM is an electrostatic mode with dominant toroidal mode number n = 18 and frequency about 48 kHz, and propagates along the direction of electron diamagnetic drift, which are consistent with the experimental results. In addition, the density and electron temperature gradients destabilize the mode, while the collision stabilizes the mode. The nonlinear simulation results show that the saturated particle and heat fluxes induced by ECM are mainly due to the perturbed electrostatic ExB drift, and the fluxes of electrons and ions are almost equal. The ECM drives significant outward particle and heat fluxes, thus greatly promoting the maintenance of the long pulse H-mode. The Fourier decomposition of fluxes and potentials demonstrate that the intermediate-n modes of n = 14, 18 grow fastest in the linear phase, while in the nonlinear saturation phase, the low-n modes such as n = 4, 6 dominate and the fluxes are mainly contributed by the mode of n = 10. It is found that zonal flow is not the dominant saturation mechanism of the turbulence. The inverse spectral cascade of turbulence is inevitably observed in the nonlinear saturation process, indicating that it is a more universal turbulence saturation mechanism. It is also found that radial electric field can greatly reduce the turbulence intensity and transport level. From the analyses of frequency and transport channels, it can be concluded that ECM appears to be the collisionless trapped electron mode.
EAST実験パラメータに基づく大局的ジャイロ運動論コードGEMを用いて、エッジコヒーレントモード(ECM)の線形および非線形シミュレーションを実施した。線形シミュレーションの結果は、ECMが静電モードであり、主要なトロイダルモード数n = 18、周波数約48 kHzを持ち、電子反磁性ドリフトの方向に伝播することを示しており、これらは実験結果と一致している。さらに、密度および電子温度勾配はモードを不安定化させる一方、衝突はモードを安定化させる。非線形シミュレーションの結果は、ECMによって誘起される飽和粒子および熱流束が主に摂動された静電E×Bドリフトによるものであり、電子とイオンの流束がほぼ等しいことを示している。ECMは有意な外向きの粒子および熱流束を駆動し、それによって長時間パルスHモードの維持を大いに促進する。流束およびポテンシャルのフーリエ分解は、線形位相では中間-nモードであるn = 14, 18が最も速く成長する一方、非線形飽和位相ではn = 4, 6などの低-nモードが支配的となり、流束は主にn = 10のモードによって寄与されることを示している。ゾーナルフローは乱流の支配的な飽和機構ではないことが見出された。乱流の逆スペクトルカスケードが非線形飽和過程において必然的に観測され、それがより普遍的な乱流飽和機構であることを示している。また、径電場が乱流強度と輸送レベルを大幅に低減できることも見出された。周波数および輸送チャネルの解析から、ECMは無衝突捕捉電子モードであると考えられる。