Time-dependent transport of both plasma and neutrals is simulated during supersonic molecular beam injection (SMBI) yielding the evolution of edge plasma and neutral profiles. The SMBI model is included as a module, called trans-neut, within the original BOUT++ boundary plasma turbulence code. Results of calculations are reported for the realistic divertor geometry of the HL-2A tokamak. The model can also be used to study the effect of gas puffing. A seven-field fluid model couples plasma density, heat, and momentum transport equations together with neutral density and momentum transport equations for both molecules and atoms. Collisional interactions between molecules, atoms, and plasma include dissociation, ionization, recombination and charge-exchange effects. Sheath boundary conditions and particle recycling are applied at both the wall and the divertor plates. A localized boundary condition of constant molecular flux (product of density times speed) is applied at the outermost flux surface to model the SMBI. Steady state profiles with and without particle recycling are achieved before SMBI. During SMBI, the simulation shows that neutrals can penetrate several centimetres inside the last closed (magnetic) flux surface (LCFS). Along the SMBI path, plasma density increases while plasma temperature decreases. The molecule penetration depth depends on both the SMBI flux and the initial plasma density and temperature along its path. As the local plasma density increases substantially, molecule and atom penetration depths decrease due to their higher dissociation and ionization rates if the electron temperature does not drop too low. Dynamic poloidal spreading of the enhanced plasma density region is observed due to rapid ion flow along the magnetic field (parallel) driven by a parallel pressure asymmetry during SMBI. Profile relaxation in the radial and poloidal directions is simulated after SMBI termination, showing that the plasma returns to pre-SMBI conditions on a time scale of 60 ms.
時間依存のプラズマと中性粒子の両方の輸送が、超音速分子ビーム入射（SMBI）中にシミュレーションされ、端部プラズマと中性粒子のプロファイルの時間発展が得られる。SMBIモデルは、元のBOUT++境界プラズマ乱流コード内に、trans-neutと呼ばれるモジュールとして組み込まれている。計算結果は、HL-2Aトカマクの現実的なダイバータ形状に対して報告されている。このモデルは、ガスパフの効果を研究するためにも使用できる。7流体モデルは、プラズマ密度、熱、運動量の輸送方程式を、分子と原子の両方に対する中性粒子密度および運動量の輸送方程式と結合させる。分子、原子、プラズマ間の衝突相互作用には、解離、再結合、電荷交換効果が含まれる。シース境界条件と粒子リサイクリングは、壁とダイバータ板の両方に適用される。一定の分子束（密度×速度）の局所境界条件が、最外殻磁気面に適用され、SMBIをモデル化する。定常状態のプロファイルは、リサイクリングの有無にかかわらず、SMBI前に達成される。SMBI中、シミュレーションは、中性粒子が閉磁気面（LCFS）の内側へ数センチメートル浸透できることを示す。SMBI経路に沿って、プラズマ密度は増加し、プラズマ温度は減少する。分子の浸透深さは、SMBIフラックスと、その経路に沿った初期プラズマ密度および温度の両方に依存する。局所プラズマ密度が大幅に増加すると、電子温度が低くなりすぎない場合、分子および原子の浸透深さは、それらのより高い解離率と電離率のために減少する。SMBI中の平行方向の圧力非対称性によって駆動される、磁場に平行な（平行方向の）高速イオン流により、高密度領域の動的なポロイダル方向の拡がりが観測される。SMBI終了後、径方向およびポロイダル方向のプロファイル緩和がシミュレーションされ、プラズマが60 msの時間スケールでSMBI前の状態に戻ることが示される。