Two-Fluid Studies of Edge Relaxation Events in Tokamaks
C R Sovinec et al 2007 J. Phys.: Conf. Ser. 78 012070
- Introduction 在理解ELMs的线性性质方面已经取得了重大进展，但它们的非线性演化是理论建模的一个很大程度上未被探索的主题。 一项早期的非线性研究解决了可压缩简化MHD方程组( compressible reduced magnetohydrodynamics equations)移除核心等离子体区域的全局几何结构。最近的一项研究将简化的双流体模型应用于分界面周围狭窄区域中选定的环形谐波，并发现在演化后期出现了环形局部化结构(toroidally localized structure)
The localization represents nonlinear coupling of multiple unstable modes and is consistent (in the context of the selected harmonics) with some laboratory observations of filamentary structures.
文章描述了最近的ELM非线性研究，其中计算域包括全核心区域和一个大的边缘等离子体区域。 线性计算验证了漂移物理(drift physics)对大ｎ模的稳定效应。最大的非线性双流体模拟发现非线性耦合产生的局部化到一个螺旋结构。
The linear computations verify the stabilizing effect of drift physics for modes of large toroidal wavenumber (n), as expected from ballooning analysis. Our largest nonlinear two-fluid simulation finds nonlinear coupling generating localization into a helical structure.
２. Fluid-based modeling 双流体效应如Hall electric field、 gyroviscosity，对线性和非线性ELM演化有很大的影响。
平衡采用一个MHD平衡拟合的实验数据，DIII-D的113317 简单起见，分界面以外采用均匀温度与数密度
3. Computational results 静电势分布抵消了离子抗磁漂移，但压力急剧下降引起的回旋粘滞很强。这种漂移效应完全稳定了大n模
n=21的流速等高图的轮廓，如图所示的中等n比边缘压力尺度更宽，并被剪切。 在计算后期，模的谱演化成为一个环向局域结构，如图
7.7µs时的温度扰动，其数密度为台基区值的3/4。最大扰动为100eV，为台基区值的25%。