The consequences of vorticity conservation on the spatio-temporal interaction of a E × B zonal shear with a generic pattern of plasma potential modes are investigated in a magnetized plasma environment. Eddies organized on a chain along the zonal direction are locally depleted, resulting in what appears to be a radial decorrelation by the shear flow in the absence of dissipation. The eddy depletion occurs due to a transfer of enstrophy from the chain to the shear flow during the progressive growth in the chain anisotropy. The rate of zonal shear acceleration is derived analytically and its expression is validated by numerical simulations. The rate is proportional to the chain amplitude in the weak shear regime and to the shearing rate in the strong shear regime. Basic properties of the model are validated with fast visible imaging data collected on a magnetized plasma column experiment. A characteristic vorticity flux across the edge shear layer of tokamak plasmas is associated with the model predictions. The dependence of the interaction rate with turbulence amplitude and shearing rate could be an important ingredient of the low to high confinement mode transition.
渦度保存が、磁化プラズマ環境におけるE×B帯状シアー流と一般的なプラズマ電位モードパターンとの時空間的相互作用に及ぼす影響について調査する。帯状方向に沿って鎖状に配列された渦は局所的に枯渇し、その結果、散逸が存在しない場合でもシアー流による半径方向の非相関化が生じているように見える。この渦の枯渇は、鎖の異方性が徐々に成長する過程で、鎖からシアー流へのエンストロフィー輸送によって発生する。帯状シアー流の加速率は解析的に導出され、その表式は数値シミュレーションによって検証される。この加速率は、弱シアー領域では鎖の振幅に比例し、強シアー領域ではシアー率に比例する。モデルの基本特性は、磁化プラズマカラム実験で取得された高速可視化画像データを用いて検証される。トカマクプラズマのエッジシアー層を横切る特徴的な渦度フラックスは、モデルの予測と関連付けられる。乱流振幅とシアー率に対する相互作用率の依存性は、低閉じ込めモードから高閉じ込めモードへの遷移における重要な要素となり得る。