位相空間における構造形成の積極的選択によるプラズマ非局所輸送の制御手法の開拓

开发一种通过主动选择相空间结构形成来控制等离子体非局域传输的方法

• 批准号: 26400531
• 负责人: 李 継全
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-26400531/
• 关键词: 位相空間構造; ジャイロ運動論; ITGモード; 帯状流; 多階層乱流; プラズマシミュレーション; 磁気島; 共鳴高周波加熱; 乱流拡散; ＩＴＧモード

H28年度は、(1)ジャイロ運動論、およびジャイロ流体モデルによる境界領域における大振幅乱流と帯状流の非線形相互作用の解析、(2)位相空間における多階層乱流に関するジャイロ運動論理論の研究、さらには(3)大規模シミュレーションを想定したジャイロ運動論コードの改良を行った。(1) 長谷川-若谷(Hasegawa-Wakatani)モデルを用いて、境界領域における大振幅乱流と帯状流間の非線形相互作用の解析を行った。特に、運動量保存則から大振幅乱流に対する帯状流のモデル方程式を構築し、帯状流に対する作用を検討した結果、乱流は帯状流に対して負の粘性効果を与えることを見出した。(2) プラズマ位相空間における構造形成や乱流との非局所相互作用を積極的に選択することを目指し、多階層乱流に対するジャイロ運動論理論を構築した。具体的には、大振幅プラズマ乱流中の粒子運動を記述する新たなジャイロ運動論理論モデルを非正準Lie摂動論に基づいて導出し、多階層乱流の時空尺度に依存する新しい一次元ラグランジュ形式を導くことに成功した。さらに、この理論を同定するシミュレーション手法を開発し、より広範のパラメータ領域において本理論が適用可能であることを見出した。(3) 10,000プロセス程度までの高効率並列化を目的とした大域的乱流輸送コードGKNETのチューニングを行った。特に従来のプロセス並列をハイブリッド並列に拡張し、領域分割法の変更を行った結果、4096プロセスで1.4倍程度の性能改善が得られた。スケーリングも改善されており、より大規模計算を行うためのコード開発ができたと言える。

H28 annual は, (1) ジ ャ イ ロ kinetic theory, お よ び ジ ャ イ ロ fluid モ デ ル に よ る border areas に お け る large amplitude turbulence と 帯 flow の nonlinear interaction の parsing, (2) phase space に お け る class more turbulence に masato す る ジ ャ イ ロ の kinetic theory of theory research, さ ら に は (3) mass シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を scenarios し た ジ ャ <s:1> ロ the theory of motion コ ド ド <s:1> improvement を line った. If (1) Hasegawa - valley (Hasegawa Wakatani モ デ ル を with い て, border area に お け る large amplitude turbulence と 帯 の nonlinear interaction between flow line analytical を の っ た. に, exercise, save the か ら large amplitude turbulence に す seaborne る 帯 flow の モ デ ル equation を build し, 帯 flow に す seaborne る role を beg し 検 た results, turbulence は 帯 flow に し seaborne て negative の viscous unseen fruit を and え る こ と を shows し た. (2) プ ラ ズ マ phase space に お け る や turbulence structure formation と の bureau を positive interaction between the に sentaku す る こ と を refers し turbulence, more class に す seaborne る ジ ャ イ ロ を kinetic theory theory to construct し た. Specific に は, large amplitude プ ラ ズ マ の particle movement in the turbulence を account す る new た な ジ ャ イ ロ kinetic theory theory モ デ ル を is a quasi dynamic theory of Lie, に base づ い て export し turbulence, more class に の scale dependent す る new し い a yuan ラ グ ラ ン ジ ュ form を guide く こ と に successful し た. を さ ら に, こ の theory with fixed す る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン gimmick を open 発 し, よ り hiroo van の パ ラ メ ー タ field に お い て が apply this theory may で あ る こ と を see out し た. (3) 10000 プ ロ セ ス degree ま で の tied for the high rate of unseen を purpose と し た large domain turbulence transport コ ー ド GKNET の チ ュ ー ニ ン グ を line っ た. Special に 従 to の プ ロ セ ス parallel を ハ イ ブ リ ッ ド parallel に company, zhang し, domain segmentation の line - more を っ た results, 4096 プ ロ セ ス で 1.4 degree の performance improvement が must ら れ た. ス ケ ー リ ン グ も improve さ れ て お り, よ り large-scale computing を line う た め の コ ー ド open 発 が で き た と said え る.

项目成果

Non-local profile relaxation coupled with E×B staircase in toroidal flux-driven ITG turbulence

环形通量驱动 ITG 湍流中非局部轮廓松弛与 E×B 阶梯相结合

• 发表时间: 2014
• 作者: Kenji Imadera;Yasuaki Kishimoto;Kevin Obrejan;Takuya Kobiki and Jiquan Li
• 通讯作者: Takuya Kobiki and Jiquan Li

Laser propagation and soliton generation in strongly magnetized plasmas

• DOI: 10.1063/1.4942789
• 发表时间: 2016-03
• 期刊: Physics of Plasmas
• 影响因子: 2.2
• 作者: W. Feng;Jiquan Li;Y. Kishimoto

Spatial localization of resistive drift wave structure in tokamak edge plasmas with an embedded magnetic island

嵌入磁岛托卡马克边缘等离子体中电阻漂移波结构的空间定位

• DOI: 10.1063/1.4897942
• 发表时间: 2014-10
• 期刊: Plasma Physics
• 作者: Shilin Hu;Jiquan Li
• 通讯作者: Jiquan Li

ITB formation in gyrokinetic ITG turbulence with toroidal momentum injection

环形动量注入回旋 ITG 湍流中 ITB 的形成

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Imadera;J. Q. Li and Y. Kishimoto
• 通讯作者: J. Q. Li and Y. Kishimoto

Global Profile Relaxation Coupled with E×B Staircase in Toroidal Flux-Driven ITG Turbulence

环形通量驱动 ITG 湍流中的全局轮廓弛豫与 E×B 阶梯相结合

• 发表时间: 2014
• 作者: Kenji Imadera;Yasuaki Kishimoto;Kevin Obrejan Takuya Kobiki and Jiquan Li
• 通讯作者: Kevin Obrejan Takuya Kobiki and Jiquan Li