Poloidal tilting symmetry of high order tokamak flux surface shaping in gyrokinetics
Poloidal tilting symmetry of high order tokamak flux surface shaping in gyrokinetics
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回旋动力学中高阶托卡马克通量表面成形的极向倾斜对称性
DOI：
10.1088/0741-3335/58/4/045023
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发表时间：
2016
影响因子：
2.2
通讯作者：
Ball J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ball J
对局域非线性δf陀螺动力学模型的极向倾斜对称性进行了解析论证和数值验证。这种对称性表明，将所有极向模数较大的磁通表面整形效应以单个倾角作极向旋转，对托卡马克的输运特性的影响是指数小的。这是用米勒局部平衡模型的推广来说明的，以指定任意的通量表面几何。在这种几何规范下，我们发现，在大通量表面整形模数展开时，陀螺动力学控制方程在高阶整形效应的极向倾斜中是对称的。这使我们能够从单个构型中获取通量，并计算通过倾斜大模数整形效应可以产生的任何构型中的通量。这造成了具有镜像对称磁通面的托卡马克和没有镜像对称的托卡马克之间的区别，这有望对使用上下不对称产生环向旋转产生重要影响。
A poloidal tilting symmetry of the local nonlinear δf gyrokinetic model is demonstrated analytically and verified numerically. This symmetry shows that poloidally rotating all the flux surface shaping effects with large poloidal mode number by a single tilt angle has an exponentially small effect on the transport properties of a tokamak. This is shown using a generalization of the Miller local equilibrium model to specify an arbitrary flux surface geometry. With this geometry specification we find that, when performing an expansion in large flux surface shaping mode number, the governing equations of gyrokinetics are symmetric in the poloidal tilt of the high order shaping effects. This allows us to take the fluxes from a single configuration and calculate the fluxes in any configuration that can be produced by tilting the large mode number shaping effects. This creates a distinction between tokamaks with mirror symmetric flux surfaces and tokamaks without mirror symmetry, which is expected to have important consequences for generating toroidal rotation using up–down asymmetry.
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