A new force balance model for the EFIT magnetohydrodynamic equilibrium technique for tokamaks is presented which includes the full toroidal flow and anisotropy changes to the Grad–Shafranov equation. The free functions are poloidal flux functions and all non-linear contributions to the toroidal current density are treated iteratively. The parallel heat flow approximation chosen for the model is that parallel temperature is a flux function and that both parallel and perpendicular pressures may be described using parallel and perpendicular temperatures. This choice for the fluid thermodynamics has been shown elsewhere to be the same as a guiding-centre kinetic solution of the same problem under the same assumptions. The model reduces identically to the static and isotropic Grad–Shafranov equation in the appropriate limit as different flux functions are set to zero. An analytical solution based on a modified Soloviev solution for non-zero toroidal flow and anisotropy is also presented. The force balance model has been demonstrated in the code EFIT TENSOR, a branch of the existing code EFIT++. Benchmark results for EFIT TENSOR are presented and the more complicated force balance model is found to converge to force balance similarly to the usual EFIT model and with comparable speed.
トカマク用のEFIT磁気流体力学平衡手法に対する新しい力平衡モデルを提示する。このモデルは、Grad–Shafranov方程式への完全なトロイダル流と異方性の変更を含む。自由関数はポロイダル磁束関数であり、トロイダル電流密度へのすべての非線形寄与は反復的に扱われる。モデルに選ばれた平行熱流近似は、平行温度が磁束関数であり、平行および垂直圧力の両方が平行および垂直温度を用いて記述され得るというものである。この流体熱力学の選択は、同じ仮定の下での同じ問題のガイドセンター運動論的解と同一であることが、他の場所で示されている。モデルは、異なる磁束関数がゼロに設定される適切な極限において、静的かつ等方的なGrad–Shafranov方程式に同一に帰着する。非ゼロのトロイダル流と異方性に対する修正ソロビエフ解に基づく解析解も提示される。力平衡モデルは、既存のコードEFIT++の分岐であるコードEFIT TENSORで実証されている。EFIT TENSORのベンチマーク結果が提示され、より複雑な力平衡モデルは、通常のEFITモデルと同様に力平衡に収束し、同等の速度であることが見出された。