In quiescent H-mode (QH-mode) regime, edge harmonic oscillations (EHOs) are believed to provide necessary radial transport to prevent occurrence of large edge localized modes. A systematic modeling study is performed here on the low-n EHOs in a DIII-D QH-mode plasma (Chen et al 2016 Nucl. Fusion56 076011), by utilizing the MARS-Q code (Liu et al 2013 Phys. Plasmas20 042503). Both the n = 1 and n = 2 instabilities are found to be strongly localized near the plasma edge, exhibiting the edge-peeling characteristics. The DIII-D resistive wall is found to have minor effects on these instabilities. The plasma resistivity is found to strongly modify the mode growth rate. Assuming the Spitzer model for the plasma resistivity, the computed mode growth rate scales as S−1/3 with S being the Lundquist number. Toroidal flow of the plasma slightly stabilizes these edge localized kink-peeling modes. Drift kinetic effects all have a destabilization effect on these modes. Non-perturbative magneto-hydrodynamic-kinetic hybrid computations find that the drift kinetic effects associated with thermal particle species push the peak location of the eigenmode radially inward but still in the pedestal region. The modeled plasma temperature and density fluctuations in the plasma edge region, as well as the poloidal magnetic field perturbations along both the low and high field sides of the plasma surface, are in good agreement with experimental measurements. Finally, the quasi-linear initial value simulations find a strong non-linear interplay between the kink-peeling instability and the toroidal flow near the plasma edge. The combined effect of the damping of the flow amplitude and change of the edge flow shear is found to be the stabilizing factor for the kink-peeling mode, leading to the mode saturation and thus EHOs.
静穏Hモード（QHモード）領域では、周辺高調波振動（EHO）が、大規模な周辺局在モードの発生を防ぐために必要な動径輸送を提供すると考えられている。本論文では、MARS-Qコード（Liuら 2013 Phys. Plasmas 20 042503）を利用して、DIII-D QHモードプラズマ（Chenら 2016 Nucl. Fusion 56 076011）における低n EHOに関する体系的なモデリング研究を実施する。n = 1およびn = 2の両不安定性は、プラズマ周辺部に強く局在し、エッジ・ピーリング特性を示すことが見出された。DIII-Dの抵抗性壁は、これらの不安定性にわずかな影響しか及ぼさないことが分かった。プラズマ抵抗率は、モード成長率を強く変調することが見出された。プラズマ抵抗率にスピッツァーモデルを仮定すると、計算されたモード成長率はS^-1/3に比例する。ここでSはランドキスト数である。プラズマのトロイダル流は、これらの周辺局在キンク・ピーリングモードをわずかに安定化する。ドリフト運動論効果は、これらすべてのモードに対して不安定化効果を持つ。非摂動電磁流体力学・運動論ハイブリッド計算により、熱的粒子種に関連するドリフト運動論効果は、固有モードのピーク位置を径方向内側に押しやるが、依然としてペデスタル領域内にあることが分かった。プラズマ周辺領域におけるプラズマ温度・密度揺らぎ、およびプラズマ表面の低磁場側と高磁場側の両方に沿ったポロイダル磁場摂動のモデル化は、実験測定と良く一致する。最後に、準線形初期値シミュレーションにより、キンク・ピーリング不安定性とプラズマ周辺部のトロイダル流との間に強い非線形相互作用が見出された。流れ振幅の減衰と周辺流れシアの変化の複合効果が、キンク・ピーリングモードの安定化要因となり、モードの飽和、したがってEHOを引き起こすことが分かった。