We present a formulation of collisional gyrokinetic theory with exact conservation laws for energy and canonical toroidal momentum. Collisions are accounted for by a nonlinear gyrokinetic Landau operator. Gyroaveraging and linearization do not destroy the operator's conservation properties. Just as in ordinary kinetic theory, the conservation laws for collisional gyrokinetic theory are selected by the limiting collisionless gyrokinetic theory.
Local Gyrokinetic Collisional Theory of the Ion-Temperature Gradient Mode
本文研究了离子温度梯度（ITG）模的线性性质，其中碰撞模型由线性化的回旋运动（GK）库仑碰撞算符（Frei et al. 2021）在局部极限下模拟。这项研究是基于厄米-拉盖尔多项式扩展的扰动离子分布函数的线性化GK玻尔兹曼方程，产生一个层次的耦合方程的膨胀系数，称为陀螺力矩。我们探讨分析的碰撞和高碰撞的限制的陀螺力矩的层次。参数扫描显示的ITG增长率的依赖性的碰撞性的报告，在小尺度上的碰撞性的增加，表现出较强的阻尼。这些属性进行了比较与预测的基础上的Sugama，动量守恒的俯仰角散射，赫什曼-西格玛-克拉克，和Daughthorn碰撞运营商。有限Larmor半径（FLR）项在碰撞算子的重要性是指出了一个短波长（SW）ITG分支时，碰撞FLR项被忽略的外观，这个分支被完全抑制碰撞FLR效应。我们表明，能量扩散是重要的，在高碰撞性和小尺度的长度，在这项工作中考虑的碰撞运营商，GK Sugama碰撞运营商产量，在一般情况下，最小的偏差ITG增长率相比，GK库仑碰撞运营商。陀螺力矩法的收敛性研究报告。
Freely decaying turbulence in two-dimensional electrostatic gyrokinetics
在磁化等离子体中，在相空间中以小于热拉莫尔半径（“亚拉莫尔尺度”）的尺度发生湍流级联[Phys. Rev. Lett. 103，015003（2009）]。当湍流被限制在垂直于背景磁场的两个空间维度时，由于存在两个无碰撞不变量，两个独立的级联可能同时发生。本文采用唯象理论和直接数值模拟的方法研究了二维静电陀螺动力学的自由衰减湍流。一个双级联（正向和反向级联）观察到在速度空间，以及在位置空间，我们诊断的非线性传递函数的碰撞不变量。我们发现，湍流往往是一个时间渐近状态，占主导地位的一个单一的规模增长的时间。这种渐近状态的理论是以衰减定律的形式导出的。我们研究的每一种情况都属于三个区域之一（弱碰撞，边缘和强碰撞），由一个无量纲数D*，一个类似于雷诺数的量决定。边缘状态由在时间上保持的临界数D* = D 0来标记。初始化高于该值的湍流随时间变得越来越惯性，朝着越来越大的D* 发展;初始化低于D 0的湍流变得越来越碰撞，逐渐衰减到越来越小的D*。
The physical basis of the zero charge flux constraint in gyro kinetics as local momentum conservation, by analogy to the classical Coulomb collisional case
