How Zonal Flow Affects Trapped Electron Driven Turbulence in Tokamaks
自生纬向流在无碰撞俘获电子模（CTEM）湍流中的作用是托卡马克等离子体中长期存在的问题。在这里，我们表明，第一次，在CTEM湍流的带状流激发是正式同构的离子温度梯度湍流。被俘获的电子仅通过线性动力学隐含地贡献。理论分析进一步表明，对于短波长的CTEMs，纬向流激发是弱的，更重要的是，不是一个有效的饱和机制。并从理论上确定了相应的控制参数。这些发现不仅为以前看似矛盾的模拟结果提供了一个合理的解释，而且还可以通过实验获得的参数来控制CTEM的不稳定性和传输。
2021-12-20 physics.plasm-ph
Nonlinear entropy transfer via zonal flows in gyrokinetic plasma turbulence
The Graduate University for Advanced Studies（高级研究大学院大学）；Faculty of Arts and Sciences, Komazawa University（驹泽大学文理学部）；National Institute for Fusion Science（核聚变科学研究所）
研究了回旋湍流中非线性熵转移过程，揭示各向同性流对输运调节的作用及不同湍流类型间的熵转移差异。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Zonal Flows and Electromagnetic Drift Wave Turbulence
三维，全球一致的通量管几何形状的托卡马克边缘湍流的详细计算显示抑制的标准方案中，由湍流产生的纬向ExB流应导致运输障碍的形成。通过与平板几何形状的比较和能量分析发现，纬向流能量通过测地曲率与压力的环形耦合而耗尽。边缘输运势垒则取决于新古典平衡的物理性质。
2002-08-06 physics.plasm-ph
Effects of parallel ion motion on zonal flow generation in ion-temperature-gradient mode turbulence
研究了离子温度梯度（ITG）模式湍流中平行离子运动对带状流产生的作用，重点研究了声学模式和环向度对带状流的影响。在Columbia Linear Machine（CLM）[Phys. Plasmas { \bf 13} 055905（2006）]中的实验中发现的带状流对ITG湍流的弱抑制的一个可能原因可能是由于实验中的小环形度（$ε_n = 2L_n/R$）。纬向流通常直接依赖于ITG模式以及纬向流与声学模式的耦合，因此直接受到相关参数的任何变化的影响。该模型由ITG湍流的连续性方程、温度方程和平行离子动量方程组成。用Hasegawa-Mima型方程描述纬向流的时间演化，导出了五阶纬向流频散关系。结果解释的纬向流的质量，即，增长率与实际频率之比（$Q = Ω^{IM}/Ω^{RE}$）。结果表明，随着环度的减小，纬向流的质量迅速下降。
2009-01-14 physics.plasm-ph
Excitation of Zonal Flow by Intermediate-Scale Toroidal Electron Temperature Gradient Turbulence
研究表明，托卡马克等离子体中的中等尺度环形电子温度梯度（ETG）湍流可以优先激发纬向流。以前的理论研究得出了相反的结论，假设ETG模式的流体近似。在这里，我们进行了陀螺动力学分析，最终产生一个非线性薛定谔方程的ETG动力学与Navier-Stokes型非线性。对于典型的托卡马克参数，发现带状流的产生对中等尺度ETG湍流起着重要的作用。这一发现为最近的多尺度陀螺动力学模拟提供了解释。
2020-11-16 physics.plasm-ph
Understanding nonlinear saturation in zonal-flow-dominated ion temperature gradient turbulence
提出了一个环形磁化等离子体中离子温度梯度驱动湍流的定量模型。在该模型中，湍流由带状流调节，即模式饱和由带状流介导的能量级联（“剪切”）发生，并且带状流振幅由非线性衰减控制。我们的模型通过数值模拟进行了详细测试，以确认其假设和预测都得到满足。主要结果包括：（1）非线性纬向流响应对线性不稳定性能量含量的敏感性，（2）在高温梯度下纬向流调节饱和的持续性，（3）根据二次和三次不稳定性对非线性饱和过程的物理解释，以及（4）根据无量纲参数对热通量的依赖性。
2015-03-06 physics.plasm-ph
Saturation of magnetised plasma turbulence by propagating zonal flows
Princeton University（普林斯顿大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
研究发现环形次模通过非线性作用调控托卡马克等离子体中的强离子尺度湍流，推导出湍流热通量和环形湍流幅值的标度律。
2026-03-10 physics.plasm-ph
Merging of zonal flows in gyrofluid resistive drift-wave turbulence
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
本文研究了gyrofluid电阻性漂移波湍流中环形流的非线性动力学，揭示了非线性雷诺应力传输是环形流合并的主要原因，并探讨了相变概念在环形流转变滞后现象中的应用。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Isotope Effects on TEM-driven Turbulence and Zonal Flows in Helical and Tokamak Plasmas
National Institute for Fusion Science, National Institutes of Natural Sciences（国立研究開発法人 国立統合物理学研究所 核融合科学研究所）；The Graduate University for Advanced Studies（総合研究大学院大学）；Faculty of Arts and Sciences, Komazawa University（駒澤大学 文学部・理学部）；Nagoya University（名古屋大学）
研究同位素质量对磁镜和托卡马克等离子体中TEM驱动湍流和区流的影响，发现同位素效应导致输运减少，与传统标度相反。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Gyrokinetic simulations on zonal flow-turbulence spreading coupling
Seoul National University（首尔大学）；Korea Institute of Fusion Energy（韩国聚变能源研究所）
研究通过非线性gyrokinetic模拟揭示湍流扩散如何将zonal flow径向传播，扩展至线性稳定区域，并基于toroidal等离子体动量定理解释湍流驱动的涡旋输运与垂直动量生成的直接关系。
2026-04-22 physics.plasm-ph
Mean sheared flow and parallel ion motion effects on zonal flow generation in ion-temperature-gradient mode turbulence
本文研究了在离子温度梯度（ITG）背景湍流中剪切平均流与带状流（ZF）的直接相互作用以及平行离子运动对ZF产生的影响。本文建立了剪切平均流与纬向流直接相互作用的分析模型。用于环形ITG驱动模式的模型是基于离子连续性，离子温度和平行离子运动的方程，而ZF演变描述的涡度方程。在典型的托卡马克参数下，研究了ZF增长率和实际频率的行为。结果表明，在一般的纬向流增长率被抑制的剪切平均流的存在。此外，随着平行离子运动效应，随着$η_i (= L_n/L_{Ti})$值的增加，ZF变得更加振荡。
2009-01-14 physics.plasm-ph
A Weakly Nonlinear Theory of Zonal-Flow Forcing in Gyrokinetic Turbulence
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
基于弱非线性三波截断模型，研究微不稳定性驱动湍流对带状流的强迫生成，预测早期非线性阶段带状流k_ψ谱，并揭示驱动涨落对带状流相空间结构的约束导致残余谱增强。
2026-06-29 physics.plasm-ph
Radial Spreading of Drift Wave-Zonal Flow Turbulence via Soliton Formation
在平板模式中研究了漂移波径向包络和纬向流振幅的自洽时空演化。耦合偏微分方程在一个简单的极限下的稳态解产生DW-ZF孤子结构的形成，它的传播速度取决于包络峰的振幅。由于线性增长/阻尼、耗散、平衡不均匀性和孤子动力学的影响，还可以观察到其他有趣的物理现象，例如孤子的产生、破坏、碰撞和反射以及湍流爆发。孤子的传播导致DW湍流的显著径向扩展，因此可以通过加宽湍流区域来影响输运随系统尺寸的缩放。还阐明了本分析与环形几何中DW-ZF相互作用描述的对应关系[2，3]。
2009-02-21 physics.plasm-ph
Zonal Flow Excitation in Electron-Scale Tokamak Turbulence
非均匀托卡马克等离子体中的中尺度回旋运动电子理论的推导[Chen H。等人2021 Nucl. Fusion 61 066017]已经示出，纳维尔-斯托克斯型非线性耦合电子温度梯度（ETG）模式和带状流（ZF）模式，其波长比离子回旋半径短得多，但比电子回旋半径长得多。这种中等规模的ETG-ZF耦合通常比流体近似的长谷川-三马型非线性特征更强，并且预计会导致相关的带状流生成和ETG模式调节。本文给出了电子尺度、连续介质、陀螺运动的模拟结果，包括单模ETG和全谱ETG湍流。研究了由ETG单模态引起的纬向流的产生，发现单模态的中尺度结果与理论相符。全谱的结果，然后提出和解释定性的单模结果。结果发现，ETG驱动的纬向流调节中尺度电子热通量传输的水平在预测的范围内。
2023-01-03 physics.plasm-ph
Isotope effect on gyro-fluid edge turbulence and zonal flows
本文用局部电磁多组分回旋流体计算方法研究了离子极化和有限拉莫尔半径对同位素效应对湍流托卡马克边缘输运和流动的影响。运输被认为是减少与有效的等离子体质量的氚，氘和混合物。这种同位素效应被发现为冷和暖离子模型，但有限的拉莫尔半径和极化效应的显着影响。剪切流减少运输通过自生湍流纬向流和测地线声学模式在本模型中（不包括新古典流）被发现只发挥了很小的作用，调节同位素改善禁闭。
2016-04-04 physics.plasm-ph
Bifurcation in electrostatic resistive drift wave turbulence
Hasegawa-Wakatani方程，通过近似平行电子运动的物理学耦合等离子体密度和静电势，是描述电阻漂移波湍流的简单模型。我们提出了数值分析的分岔现象的模型，提供了新的见解之间的相互作用的托卡马克等离子体边缘区域的湍流和带状流动。模拟结果表明，在初始瞬态后，漂移波湍流通过纬向流产生被抑制的制度。作为一个参数控制的湍流强度进行调整，这种纬向流为主的状态迅速被破坏，并重新出现的湍流为主的状态。过渡解释的Kelvin-Helmholtz稳定性的纬向流。这是电阻漂移波系统中湍流开始上移的第一次观察，这类似于由离子温度梯度驱动的湍流中的众所周知的迪米特移位。
2007-08-31 physics.plasm-ph
Integrated Observation of Isotope-Dependent Turbulence, Zonal Flow, and Turbulence-Driven Transport
本研究通过分析Heliotron J中H/D等离子体的带状流与湍流非线性耦合，揭示了同位素效应对湍流输运的抑制机制，为解释约束改善和预测聚变堆性能提供了关键依据。
2025-11-03 physics.plasm-ph
The interaction of turbulence, magnetic islands and zonal fields in fluid plasma models with cubic non-linearities
本文研究了高 beta 下流体等离子体中湍流、磁岛与带状结构的相互作用，发现压力梯度驱动的湍流普遍产生磁岛，带状电流减缓磁岛形成，带状流促进能量向大尺度转移，且磁岛对压力分布的平坦化作用缓慢且局限于弱带状流区域。
2025-06-30 physics.plasm-ph
Nonlinear Simulation of Drift Wave Turbulence
在一个二维版本的修改后的长谷川若谷（HW）模型，它描述了静电电阻漂移波湍流，涡度和密度之间的电阻耦合不作用于纬向分量（$k_{y}=0$）。因此，有必要修改HW模型，以适当地处理纬向分量。修正后的方程数值求解，可视化和分析的解决方案显示稳定的带状流的产生，通过转换的湍流动能，以及随之而来的湍流和运输抑制。通过比较表明，修正是产生纬向流的必要条件。
2007-03-30 physics.plasm-ph
Zonal flow generation and its feedback on turbulence production in drift wave turbulence
对不同模型和绝热性参数C值的长谷川-若谷方程描述的等离子体湍流进行数值模拟。结果发现，对于低的C值湍流仍然是各向同性的，纬向流不会产生，也没有抑制的纬向漂移波和粒子输运。对于高值的C，湍流发展到高度各向异性的状态，主要贡献的纬向部门的动能。这种各向异性的流动导致减少的湍流产生的双曲扇区，并限制了粒子输送的平均等密度面。这种行为允许考虑Hasegawa-Wakatani方程的最小PDE模型，其中包含的漂移波/带状流反馈回路原型的LH过渡等离子体设备。
2012-12-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Zonal flow generation in collisionless trapped electron mode turbulence
本文用解析方法研究了无碰撞俘获电子模（TEM）湍流中带状流的产生。TEM湍流的简化模型是基于反应漂移波的先进流体模型。导出了带状流生长速率的解析表达式，并与线性TEM生长进行了比较，并对典型托卡马克参数值进行了等离子体参数定标。
2009-01-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Impact of impurities on zonal flow driven by trapped electron mode turbulence
研究了氘氚等离子体中杂质对无碰撞俘获电子模（CTEM）湍流驱动的带状流（ZF）产生的影响。通过平衡极化效应屏蔽的ZF势和ZF调制的径向湍流，导出了含杂质的ZF生长速率表达式。然后，它表明，最大归一化ZF生长速率的存在下，完全电离的非痕量轻杂质与相对平坦的密度分布，并略有减少高度电离的微量钨（W）。同时，最大归一化ZF生长速率也可以通过具有相对陡峭的密度分布的完全电离的非痕量轻杂质来增强。特别地，来自D-T反应的高温氦对ZF的影响取决于电子与高温氦之间的温度比。我们的研究结果，最近的实验结果和未来的燃烧等离子体的可能相关性进行了讨论。
2017-08-15 physics.plasm-ph
Wave kinetics of drift-wave turbulence and zonal flows beyond the ray approximation
非均匀漂移波湍流可以建模为一个有效的等离子体，漂移波作为量子粒子和带状流速度作为一个集体场，通过它们相互作用。这种有效等离子体可以由Wigner-Moyal方程（WME）描述，该方程将准线性波动力学方程（WKE）推广到全波状态，即，解析波长标度。与明显由类量子方程控制的波不同，其WME可以从量子力学中借用，并且是众所周知的，漂移波的哈密顿量与传统量子粒子的哈密顿量非常不同。这导致了通常不会被WKE捕获的不寻常的相空间动态。我们演示了如何正确地模拟这种动态与WME。具体而言，我们报告的带状流形成（zonostrophic不稳定），恶化（三级不稳定），和所谓的捕食者-猎物振荡的全波相空间模拟。我们还展示了如何WME有利于分析这些现象，即：（一）我们表明，全波效应严重影响的纬向不稳定，特别是它的非线性阶段和饱和度;（二）我们得出的第三不稳定增长率;（三）我们表明，保留全波效应，捕食者-猎物振荡不需要带状流碰撞阻尼，与以前的研究相反。我们还展示了如何著名的瑞利-郭准则，这一直失踪的漂移波湍流的波动力学理论，出现从WME。
2018-05-29 physics.plasm-ph
The role of magnetic shear for zonal flow generation
本文用流体描述方法研究了磁剪切对离子温度梯度（ITG-）和电子俘获（TE-）模式湍流产生纬向流的作用。研究了磁剪切作用下带状流增长率的标度，并与典型托卡马克参数值下的线性增长率进行了比较。结果表明，在负磁剪切区，特别是TE模湍流驱动的ZF区，获得了较大的ZF水平。TE模驱动的纬向流的强磁剪切标度源于电子磁漂移的反弹平均。
2009-01-14 physics.plasm-ph
Nonlinear spectral back transfer limits the temporal coherency of zonal modes
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）
本文研究了非线性频谱反向转移如何限制zonal模的时域相干性，通过gyrokinetic GENE模拟发现反向转移事件导致zonal剪切的随机相位和幅度散射，从而限制其自相干时间，并指出非线性频谱反向转移是关键的非线性阻尼机制。
2026-10-22 physics.plasm-ph
Fast Zonal Field Dynamo in Collisionless Kinetic Alfven Wave Turbulence
论证了无碰撞动力学阿尔芬波湍流产生快速发电机作用的可能性。电子朗道阻尼提供了锁定所产生的场所需的不可逆性，因此感应电场不会随电阻率而消失。的系统和这些结果的关系的理论的α淬火的自我调节机制进行了讨论。发电机产生的场具有类似于纬向流的对称性，因此称为纬向场。
2001-01-10 astro-ph physics.plasm-ph
Gyrokinetic simulations of turbulence and zonal flows driven by steep profile gradients using a delta-f approach with an evolving background Maxwellian
长期的全球陀螺湍流模拟是特别具有挑战性的情况下，系统偏离其初始状态强烈，当波动水平高，例如在强梯度区域。对于Particle-in-Cell模拟，由于与delta-f方案的控制变量的大偏差，来自大标记权重的统计采样噪声累积使得这种模拟通常不切实际。一个自适应控制变量的形式的通量表面平均麦克斯韦与时间相关的温度分布的引入，试图减轻前一个问题。在简化的无碰撞物理条件下，这种自适应的delta-f方案被证明可以减少纬向流中的噪声积累和准稳态湍流状态下的模拟热通量。该方法还避免了在标准非自适应方案中出现的信噪比的崩溃，因此，即使在较低标记数的情况下也允许达到数值收敛的结果。
2022-08-31 physics.plasm-ph
Resonant and Ponderomotive Pumping of Zonal Flows by Turbulence, Alfvén Eigenmodes, and Radiofrequency Waves
Princeton University（普林斯顿大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
本文利用振荡中心理论推导出任意涨落场驱动带状流的统一公式，简洁且普适，并连接了阿尔芬本征模与射频波驱动的极向流物理。
2026-09-30 physics.plasm-ph
On Phase Transition of ITG Turbulence in the Dimits shift
Laboratoire de Physique des Plasmas, CNRS, Ecole Polytechnique, Sorbonne Université, Université Paris-Saclay , Observatoire de Paris, F-91120 Palaiseau, France
通过改变离子温度梯度，利用非线性回旋动理学模拟研究湍流与带状流主导状态之间的相变，发现三个不同状态，并利用序参数和迟滞效应进行分类。
2026-05-26 physics.plasm-ph
Zonal Jet Creation from Secondary Instability of Drift Waves for Plasma Edge Turbulence
提出了一种新的策略来解释在等离子体边缘湍流中广泛观察到的带状流的产生和持续。磁聚变托卡马克边缘区的堆芯物理可以用单态修正的长谷川-美玛（MHM）模型来定性描述，与我们熟悉的Charney-Hasegawa-Mima（CHM）模型相比，该模型能产生更强的纬向流和更多的物理相关特征。通过与背景基态的非线性相互作用，从二次不稳定性分析中揭示了纬向急流的产生机制。在MHM模型中，由于非纬向漂移波基态的存在，纬向模中的强指数增长被诱导，而纬向流基态则表现出稳定阻尼效应。与耗散的选择性衰减效应一起，二次不稳定性提供了一个完整的表征过程的收敛到纯粹的纬向结构。直接数值模拟和无耗散进行确认的不稳定性理论。它清楚地表明，一个占主导地位的纬向流的出现，从纯非纬向漂移波与小扰动的初始配置。相比之下，CHM模型不会在带状模式中产生不稳定性，并且通常收敛于均匀湍流。
2019-01-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Extracting a stochastic model for predator-prey dynamic of turbulence and zonal flows with limited data
针对传统模型无法捕捉湍流与带状流相互作用微小波动的问题，提出基于随机微分方程的神经网络模型，结合物理约束与无迹变换，利用有限模拟数据准确重现了关键动力学特征。
2025-08-14 physics.plasm-ph
Anisotropy and intermittency in drift-wave turbulence with zonal flows: a two-dimensional continuous wavelet analysis
Institute of Materials and Systems for Sustainability, Nagoya University（名古屋大学材料系统可持续研究所）；Institut de Mathématiques de Marseille (I2M), Aix-Marseille Université, CNRS（马赛数学研究所（I2M），艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心）；National Institute for Fusion Science（国立核聚变科学研究所）
研究带状流漂移波湍流中小尺度下的各向异性和空间间歇性，采用二维方向连续小波变换，应用于修正长谷川-若谷模型涡度场，得出二阶矩在垂直带状流方向增强、空间间歇性在沿带状流方向更显著的结论。
2026-07-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Transport control by coherent zonal flows in the core/edge transitional regime
三维Braginskii湍流模拟表明，托卡马克的核心/边缘过渡区的能流强烈调制-局部和平均-径向传播，近相干正弦或孤立的带状流。流动是测地线声学模式（GAM），主要由Stringer-Winsor项驱动。流振幅与平均异常输运敏感地依赖于GAM频率和作用于流的磁曲率，这在实际托卡马克中可能受到影响，例如，通过成形等离子体截面。湍流的局部调制的流动和激励的流动是由于波动力学效应，这是第一次在湍流模拟研究。
2000-09-15 physics.plasm-ph
How eigenmode self-interaction affects zonal flows and convergence of tokamak core turbulence with toroidal system size
本研究探究托卡马克微湍流本征模自相互作用对带状流的影响，发现其除产生定常剪切层外还驱动涨落型带状流，且该驱动互不相关，随环向模增多（系统尺寸增大）剪切率降低，存在区别于剖面剪切的有限尺寸效应。
2020-08-02 physics.plasm-ph
Zonally dominated dynamics and Dimits threshold in curvature-driven ITG turbulence
利用二维长波流体模型研究了由离子温度梯度不稳定性驱动的湍流饱和状态，该模型描述了在具有恒定曲率（$Z$ -箍缩）和平衡温度梯度的磁场中扰动的静电势和扰动的离子温度.数值模拟揭示了一个定义良好的过渡有限振幅饱和状态为主的强带状流和带状温度扰动，和爆破状态，未能饱和的盒子独立的规模。我们认为，这种转变是相当于迪米特过渡从低运输到高运输状态中看到的gyrokinetic数值模拟。一个准静态的阶梯状结构的温度梯度交织的纬向流，其中有块式恒定剪切，出现附近的迪米特阈值。湍流热通量在低碰撞性近边缘状态为主的湍流爆发，触发的相干长寿命的结构非常相似的陀螺模拟与施加平衡流剪切。低传输Dimits制度的打破与系统中两个不同的极向动量源之间的竞争有关-雷诺应力和由$\boldsymbol{E}\times\boldsymbol{B}$流引起的反磁流平流。通过对线性ITG模的分析，得到了大碰撞度下Dimits阈值的半解析模型。
2020-07-16 physics.plasm-ph
Distinct turbulence saturation regimes in stellarators
在复杂的三维磁场的仿星器，离子温度梯度湍流显示有两个不同的饱和制度，揭示了千万亿次数值模拟，并解释了一个简单的湍流理论。第一个政权的特点是强纬向流，并匹配先前的观测托卡马克。新观察到的第二个政权，相反，表现出小尺度准二维湍流，可以忽略不计的纬向流，令人惊讶的是，一个较弱的热通量标度。我们的研究结果表明，磁几何形状的关键细节控制仿星器中的湍流。
2017-09-29 physics.plasm-ph
Collisionality scaling of the electron heat flux in ETG turbulence
在MAST等离子体在电子回旋半径尺度下的静电模拟中，使用具有绝热离子的局部磁通管回旋动力学代码GS 2，我们发现长时间饱和电子热通量（与能量输运最相关的水平）随着电子碰撞性的降低而降低。在早期的模拟时间，热通量“准饱和”没有任何强烈的依赖于碰撞，并与流状径向细长结构为主的湍流。然而，纬向波动分量继续缓慢增长，直到更晚的时间，最终导致一个新的饱和状态为主的纬向模式和与碰撞率成比例的热通量，在近似的协议与实验观察到的碰撞缩放的能量约束在MAST。我们概述了这种效果的解释的基础上的ETG湍流为主的分区-非分区相互作用的模型和解析导出的缩放的电子-离子碰撞的分区模式阻尼率。随着碰撞性的降低，改进的能量约束有利于未来更热设备的性能。
2017-01-14 physics.plasm-ph
Bistable turbulence in strongly magnetised plasmas with a sheared mean flow
等离子体湍流的流行范例将唯一的定态与给定的平衡参数相关联。我们报道了在强磁化等离子体中发现双稳态湍流。两个不同的状态，获得相同的平衡参数在第一原理gyrokinetic模拟，湍流通量的粒子，动量和能量，不同的数量级，与低运输状态同意与实验观察。这两种状态的发生率由外部施加的平均流剪切和由等离子体产生的“带状”流之间的竞争来调节。小的湍流振幅，纬向流的影响很小，平均剪切导致湍流饱和在低输运状态。在较大的振幅下，纬向切变可以（部分）抵消平均切变的影响，使系统维持高输运状态。这对迄今为止假设了唯一定义的湍流状态的研究提出了新的挑战。
2022-07-08 physics.plasm-ph
Zonal flow generation in ion temperature gradient mode turbulence
本文研究了考虑伸长效应的环形离子温度梯度（ITG）模式湍流中的带状流（ZF）增长率。典型的托卡马克参数值与等离子体参数的ZF增长的缩放检查。用于环形ITG驱动模式的物理模型是基于离子连续性和离子温度方程，而ZF演变描述的涡度方程。结果表明，一个大的ZF增长被发现接近边缘的稳定性和峰值的密度分布，这些影响可能会增强伸长。
2009-01-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Effects of shear flows on the evolution of fluctuations in interchange turbulence
本文用非微扰方法研究了不同类型的剪切流对交换湍流中涡量和粒子密度脉动演化的影响。对于相同的剪切强度，密度的运输是减少流光比纬向流，纬向流导致振荡死亡。在无粘性极限下，涡量（密度）由于流束或纬向流而按幂律增长（衰减），由于纬向流和流束的组合效应而按指数增长（衰减），并具有相同的剪切符号。带向流和带向流具有相反的剪切符号，导致多个频率的振荡。
2017-11-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Zonal fields as catalysts and inhibitors of turbulence-driven magnetic islands
该研究通过等离子体流体模拟发现新型磁岛聚并过程，揭示带状流作为催化剂、带状电流作为抑制剂调控湍流驱动大尺度磁岛形成的机制，明确了三次非线性项与小尺度聚并的关键作用。
2024-12-12 physics.plasm-ph
Intermittency of density fluctuations and zonal-flow generation in MAST edge plasmas
研究MAST边缘等离子体密度涨落间歇性，发现带状流与湍流非线性耦合，低频带状流介导能量传递，剪切率与去相关率相当。
2023-12-21 physics.plasm-ph
Vanishing of Dimits Shift in Realistic Fusion Plasmas with Negative Magnetic Shear
本研究通过回旋动理学模拟发现，负磁剪切下真实聚变等离子体的Dimits位移消失，源于临界稳定区带状流较弱，远离临界区则带状流仍主导湍流输运调控。
2024-01-30 physics.plasm-ph
Nonlinear generation of global zonal structures in gyrokinetic simulations of TCV and ASDEX Upgrade magnetic configurations
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；De Vinci Higher Education, De Vinci Research Center（德芬奇高等教育，德芬奇研究中心）；Institute of Physics, University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学物理研究所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Swiss Plasma Center（洛桑联邦理工学院，瑞士等离子体中心）
本文通过gyrokinetic模拟研究了非线性生成全球环向结构在TCV和ASDEX Upgrade磁约束配置中的作用机制。
2026-03-09 physics.plasm-ph
Generalized Action Invariants for Drift Waves-Zonal Flow Systems
广义作用不变量被确定为各种模型的漂移波湍流的平均剪切流的存在。结果表明，描述小尺度湍流和大尺度剪切流相互作用的波动方程可以很自然地用这些不变量表示。不同于波的能量，这是保守的小规模和大规模的组件的总和，广义的动作不变量示出对应于一个量，这是保守的小规模组件单独。这个不变量可以用来构造正则变量，导致波作用的不同定义（与没有剪切流的情况相比）。有人建议，这些新的典型的作用变量形成一个自然的基础上的漂移波湍流的平均剪切流的描述。
1999-10-13 physics.plasm-ph
Dimits transition in three-dimensional ion-temperature-gradient turbulence
我们扩展了我们先前关于离子尺度湍流中2D Dimits跃迁的工作（Ivanov等人，2020），以包括沿磁场的变化。我们考虑一个三场流体模型的扰动的静电势，离子温度，和离子平行流在恒定的磁曲率的几何形状没有磁剪切。它是在冷离子，长波长渐近极限的gyrokinetic理论。正如在2D模型中，低运输（Dimits）制度的存在，并被发现是由强纬向流和纬向温度的准静态阶梯状排列为主。这种带状阶梯是由带状流的负湍流粘度形成和维持的。与2D模型不同，3D模型不会遭受超出Dimits阈值的非物理爆破，其中楼梯变得非线性不稳定。相反，一个定义明确的有限振幅饱和状态的建立。2D和3D之间的这种质的差异是由于小尺度“寄生”模式的出现，这种模式只有在我们允许扰动沿着磁场线变化时才存在。这些模式从大尺度扰动中提取能量，并提供大尺度热扩散的有效增强，从而有助于从大注入尺度到小耗散尺度的能量转移。我们表明，在我们的模型中，寄生模式总是有利于带状流为主的状态。事实上，只要系统沿着磁场充分延伸并且提供足够的并行分辨率，则无论线性驱动的强度如何，都可以实现具有带状阶梯的Dimits状态。
2022-07-16 physics.plasm-ph
Impact of Resonant Magnetic Perturbations on Zonal Modes, Drift-Wave Turbulence and the L-H Transition Threshold
本文在电阻漂移波湍流的框架下研究了共振磁扰动对湍流、流动和约束的影响。这项工作的动机，部分，在国际原子能机构2010年会议上报告的实验[Y。Xu { \it等人}，Nucl. Fusion \textbf{51}，062030]，其显示在RMP应用期间长程相关性降低。本文导出并应用了一个耦合漂移波带模系统的零维捕食模型[M。Leconte和P.H. Diamond，Phys. Plasmas \textbf{19}，055903]中的方法来计算平均量的演化。该模型以密度梯度驱动和RMP振幅作为控制参数，预测了在RMP存在下的一种新型输运分岔。该模型允许描述完整的L-H转变与RMP的演变，包括平均剪切流的演变。主要成果如下：i）L-I和I-H功率阈值\emph{both}随着RMP幅度$|\bx|$而增加，L-I阈值的相对增加按$ΔP_{\rm LI} \propto |\bx|^2 ν_*^{-2} \gyro^{-2}$缩放，其中$ν_*$是边缘碰撞性，而$\gyro$是声音回转半径。ii）预测RMP以\emph{decrease}前向转变与后向转变之间的滞后。iii）考虑到平均密度演变，与没有RMP的参考情况相比，由粒子源维持的密度分布具有增加的湍流扩散，这为\emph{density pump-out}效应提供了一种可能的解释。
2013-02-04 physics.plasm-ph
Transport Barrier generation at the interface of regions with different zonal flows dynamics
一个新的和通用的理解自发产生的传输障碍和带状制度的湍流自组织。它关联的障碍发病的发展之间的光谱差距大规模的流动和湍流模式，导致一个分区制度。一个强大的屏障建立在这样一个区域和一个相邻的减少纬向流生成的界面。这种更复杂和通用的过渡范式可以适合许多，有时相互矛盾的观察，如在聚变等离子体实验。湍流爆发引起的屏障松弛使被粘性（类碰撞）阻尼侵蚀的纬向流重新产生。准周期性弛豫事件之间的静止相的持续时间是由这个阻尼过程，因此熔合等离子体的势垒碰撞频率。
2015-06-19 physics.plasm-ph
Dynamics of Fully Nonlinear Drift Wave-Zonal Flow Turbulence System in Plasmas
本文对非均匀磁等离子体中的完全非线性漂移波带流（DW-ZF）湍流系统进行了数值模拟。在我们的模型中，漂移波（DW）动力学是伪三维（伪3D）和帐户之间的自相互作用有限振幅DW和他们的耦合到二维（2D）大振幅纬向流（ZF）。在伪3D DW的雷诺应力的存在下，2D ZF的动力学由驱动欧拉方程支配。完全非线性耦合DW-ZF方程的数值模拟表明，短尺度DW湍流导致非线性饱和偶极涡，而ZF集自发地，并由单极涡结构占主导地位。发现ZFs抑制了交叉场湍流粒子输运。目前的研究结果提供了一个更好的模型，了解共存的短期和大规模的相干结构，以及相关的制服交叉场粒子输运磁约束聚变等离子体。
2009-10-15 physics.comp-ph physics.plasm-ph
On the radial propagation of turbulence in gyro-kinetic toroidal systems
本文利用陀螺动力学框架的局部近似，导出了环面几何中径向相关熵的守恒方程。这个方程自然地导致湍流强度的有效定义。结果表明，守恒方程可以分裂成两个单独的守恒方程，一个描述的动力学的带状模式和非带状模式之一。从本质上讲，本文提供了一个操作工具，分析以及数值研究托卡马克等离子体中的湍流径向传播。
2014-08-06 physics.plasm-ph
Reinforcement-learning control of turbulence transition in the modified Hasegawa-Wakatani system
Applied Materials, Inc.（应用材料公司）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Notre Dame（圣母大学）；Cornell University（康奈尔大学）
该研究将强化学习方法应用于改进型长谷川-若菜系统的湍流-带状流双向控制，通过耦合CNN智能体与JAX求解器，在湍流抑制和逆带状流破坏任务中均取得优于基线的效果，证明了强化学习用于等离子体湍流控制的可行性。
2026-08-31 physics.plasm-ph
The life-cycle of drift-wave turbulence driven by small scale instability
我们从理论上和数值上证明了由小尺度不稳定性驱动的等离子体湍流的理想模型中LH跃迁的带状流/漂移波反馈机制。纬向流是由主不稳定性直接驱动的模式的次级调制不稳定性产生的。然后，带状流抑制小尺度，从而阻止能量注入系统，这一过程可以用非局部波湍流理论来描述。最后，逮捕的能量输入的结果饱和的纬向流的水平，可以从理论上估计和系统达到平稳没有阻尼的大尺度。
2010-12-16 nlin.CD physics.plasm-ph
Secondary instability of electromagnetic ion-temperature-gradient modes for zonal flow generation
本文推导了考虑有限$β$电磁效应的环形离子温度梯度（ITG）模式产生纬向流的解析模型。推导是基于离子和电子的流体模型，并考虑到线性和非线性$β$的影响。针对典型的托卡马克等离子体参数，研究了有限等离子体$β$对带状流增长率（$γ_{ZF}$）标度的影响。结果表明，在获得$γ_{ZF}/γ_{ITG}>>1$的地方，接近边缘稳定的纬向流是重要的。在该区域中，参数$γ_{ZF}/γ_{ITG}$随$β$增加，表明ITG湍流和相关传输随$β$以比纯线性或准线性分析所预期的更快的速率减少。
2011-08-08 physics.plasm-ph
Indirect nonlinear interaction between toroidal Alfvén eigenmode and ion temperature gradient mode mediated by zonal structures
本文基于非线性回旋动理学理论研究TAE与ITG间的间接非线性相互作用，推导并求解非线性ITG模方程，发现TAE拍驱动的带状结构对ITG仅有微弱失稳效应，纠正了以往推测。
2024-08-28 physics.plasm-ph
