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Contributions of nonlinear fluxes to the temporal response of fluid plasma

Byunghoon Min, Chan-Yong An, Chang-Bae Kim2015年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Nonlinear energy fluxes are known to redistribute energy according to detailed conservation laws. In addition, the temporal response of plasma is altered by the linear reaction due to the nonlinear fluxes that are not involved in the transport of the energy. Simulations for three cases of the adiabaticity parameter , 1.0 and 10.0 are performed in relation to the Hasegawa–Wakatani model and the frequency alterations are found to be notable for where k is the Fourier scale and is the ion gyro-radius computed at the electron temperature. The levels of the density fluctuation and the potential get closer to each other as α increases and they are equal for . Yet, the frequencies are still discernible for . Non-transporting fluxes (NTFs) turned out to be anisotropic because the phase difference between and has symmetry so that is isotropic in the Fourier space while is odd in ky. The NTF of the energy is approximated to be proportional to the gradient of the energy in the y direction of the Fourier space with the proportionality coefficient being dimensionally advecting velocity.

日本語訳

非線形エネルギー流束は、詳細な保存則に従ってエネルギーを再分配することが知られている。さらに、プラズマの時間応答は、エネルギーの輸送に関与しない非線形流束による線形反応によって変化する。ハセガワ–ワカタニモデルに関して、断熱性パラメータ 、1.0、10.0の3つの場合についてシミュレーションが実施され、周波数の変化は 、すなわちkがフーリエスケール、 が電子温度で計算されたイオンジャイロ半径である場合において顕著であることが見出された。密度ゆらぎ とポテンシャル のレベルは、αが増加するにつれて互いに近づき、α=1.0で等しくなる。しかしながら、周波数はα=1.0でもなお識別可能である。非輸送流束(NTF)は、 と の間の位相差 が対称性を持つため、異方性を示すことが判明した。すなわち、 はフーリエ空間において等方的である一方、 はky方向において奇関数である。エネルギーのNTFは、フーリエ空間のy方向におけるエネルギーの勾配に比例すると近似され、その比例係数は次元的に移流速度である。

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