Effects of Circulating Energetic Ions on Geodesic Acoustic Modes with Toroidal Rotation
利用混合动力学-流体模型，从理论上分析了环向旋转托卡马克中循环高能离子（CEI）对测地声学模（GAM）的影响。首先考虑刚性平衡条件，导出了存在环向旋转和CEI时的GAM频率。CEI的未扰动分布函数取决于极向角，最终显著影响频率。在平衡切向中性束注入（NBI）情况下，共CEI和反CEI不相互抵消，并对纬向流产生不稳定效应。给出了准确的模态频率和增长率。
2014-05-06 physics.plasm-ph
Nonlinear oscillations of the amplitude of energetic-particle induced geodesic acoustic modes
De Vinci Higher Education, De Vinci Research Center（德芬奇高等教育学院，德芬奇研究中心）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Department of Mathematics “F. Casorati”, University of Pavia（帕维亚大学“F.卡索拉蒂”数学系）
利用回旋动理学粒子模拟代码ORB5研究托卡马克等离子体中高能粒子诱导测地声学模振幅的非线性振荡，发现其与束-等离子体不稳定性类似的标度关系，并提出新的诊断方法。
2026-06-08 physics.plasm-ph
Effects of the Second Harmonic and Plasma Shaping on the Geodesic Acoustic Mode
利用流体模型研究了密度和温度扰动的二次谐波对线性测地声学模（GAM）频率和非线性生成GAM的影响。我们发现，二次谐波有助于通过密度梯度尺度长度和波数的GAM的频率。此外，GAM的线性频率通常通过耦合到高次谐波而增加。
2014-07-30 physics.plasm-ph
On fast radial propagation of parametrically excited geodesic acoustic mode
从解析和数值两方面研究了参激测地声模（GAM）初始脉冲的时空演化。我们的研究结果表明，非线性激发的GAM传播的群速度，这是典型的，远远大于由于有限的离子拉莫尔半径的线性理论预测。推导了有限振幅漂移波泵浦下GAM的非线性色散关系，表明GAM的非线性频率增量。这些研究结果解释实验观察的进一步影响进行了讨论。
2015-04-09 physics.plasm-ph
Double adiabatic theory of collisionless geodesic acoustic modes in tokamaks
在大安全系数q的情况下，超音速托卡马克中的无碰撞测地线声模的CGL（G。咀嚼，M。Goldberger，F. Low，1956）1双绝热流体闭合被应用于制定这些模式的理论。得到了基本线性简正模。外部手段来驱动这些模式的共振，如前所述，进行了探讨。考虑的外部驱动程序包括外部磁力影响通量表面位移，以及非轴对称离子加热。最后，这些模式的阻尼从碰撞磁泵的研究使用CGL碰撞校正方程组的模型。
2011-09-01 physics.plasm-ph
The nonlinear dispersion relation of geodesic acoustic modes
采用双流体湍流数值模拟方法研究了托卡马克边缘等离子体中湍流引起的测地声学模的能量输入和频移。令人惊讶的是，湍流GAM色散关系是定性等价的线性GAM色散，但可以大大提高群速度。在上下不对称的几何形状中，由于湍流传输的能量输入可能有利于激发具有相对于磁漂移的径向相速度的一个特定符号的GAM，并且可能导致脉冲GAM活动。
2011-09-15 physics.plasm-ph
High Frequency Geodesic Acoustic Modes in Electron Temperature Gradient Mode Turbulence
在这项工作中，第一次演示的高频分支的测地声学模式（GAM）驱动的电子温度梯度（ETG）模式。本文基于对保持非绝热离子的ETG模的流体描述，导出了由ETG模非线性驱动的高频GAM的色散关系。通过与高频GAM的相互作用，发现了一种新的ETG湍流饱和机制，与混合长度估计相比，ETG湍流饱和水平显着增强。
2012-03-14 physics.plasm-ph
Finite-orbit-width effects on the geodesic acoustic mode in the toroidally rotating tokamak plasma
在考虑有限轨道宽度（FOW）共振效应的情况下，解析地研究了环形旋转托卡马克等离子体中测地声模（GAM）的朗道阻尼。分析结果表明，与数值解吻合良好。阻尼率对环向马赫数$M$的依赖关系依赖于$k_r ρ_i$。对于足够小的$k_r ρ_i$，阻尼率随$M$单调减小。对于相对较大的$k_r ρ_i$，阻尼率随着$M$增大直到接近最大值，然后随着$M$减小。
2016-11-16 physics.plasm-ph
The enhanced soliton propagation and energy transfer in the coupled drift wave and energetic-particle-induced geodesic acoustic mode system
利用完全非线性耦合的漂移波（DW）-能量粒子感生测地声学模（EGAM）双场方程组，研究了耦合漂移波（DW）-能量粒子感生测地声学模（EGAM）非线性系统的演化，重点研究了湍流以孤子形式传播以及DW-EGAM之间的非线性能量传递.设计了4种EGAM初始振幅和线性EGAM增长率不同组合的情景，描述了线性EGAM驱动和有限EGAM振幅对DW非线性动力学演化的影响.当存在线性EP驱动时，由于产生小的径向尺度结构，孤子的传输得到增强。导出了非线性系统的两个守恒律，包括能量守恒定律。结果表明，DW的能量总是减小，EGAM的能量总是增大，从而导致EGAM对DW的调节。
2022-09-11 physics.plasm-ph
Geodesic acoustic modes with poloidal mode couplings ad infinitum
首次研究了测地声学模式（GAM），包括所有极向模式$(m)$耦合使用漂移约化流体方程。最近邻耦合模式，由于测地曲率，导致半无限链模型的GAM与模式模式耦合矩阵元素成比例的径向波数$k_{r}$。无限长链可以被简化为具有矩阵连分式的重正化双结点链。关于$k_{r}$和$m$谱的线性GAM色散的收敛性研究证实，高m耦合对于$k_{r}$变得越来越重要。在Tore Supra中，径向排序的根与实验测量的GAM频率分布重叠，从而解释了Tore Supra中GAM频率降低的原因。
2015-12-18 physics.plasm-ph
Effects of Circulating Energetic Ions on Geodesic Acoustic Modes with Finite Wave Numbers
利用混合动力学-流体模型分析了循环高能粒子对有限波数测地声学模的影响。在有限平行波数（FPWN）的情况下，采用慢束离子分布函数导出色散关系，证明了FPWN对GAM的影响如同零波数经典GAM的环向旋转。CEI的效果可以分为两部分。一个是由极向角和动能的未扰动分布函数的依赖性，是独立的极向和环向波数。另一个与CEI压力的径向梯度有关，与极向波数成正比，并对GAM起失稳作用。负责的不稳定性的临界条件进行了分析。
2014-05-06 physics.plasm-ph
Geodesic Acoustic Mode in Toroidally Rotating Anisotropic Tokamaks
利用适用于环向旋转托卡马克等离子体低频微不稳定性的陀螺运动方程，分析了各向异性对测地声学模（GAM）的影响。解析推导了任意马赫数$M$、各向异性强度$σ$和温度比$τ$条件下的色散关系。结果表明，当$σ$小于$ 3 + 2 τ$时，在离子平行温度不变的情况下，电子温度的增加使归一化GAM频率增加。当$σ$大于$ 3 + 2 τ$时，电子温度的升高使GAM频率降低。各向异性$σ$总是倾向于增大GAM频率。随着$τ$或$σ$的增加，朗道阻尼率显著降低。
2015-03-04 physics.plasm-ph
Effect of temperature anisotropy on the dynamics of geodesic acoustic modes
本文通过回旋动理学推导一般色散关系，并利用双麦克斯韦分布研究离子温度各向异性对测地声模频率和增长率的影响，发现二者随各向异性增强而增大，且受电子与离子温度比显著影响。
2022-10-11 physics.plasm-ph
High-order geodesic coupling of shear-Alfvén and acoustic continua in tokamaks
高阶等离子体成形（主要是伸长和移位，而不是低阶环），在一定条件下，打开间隙的耦合剪切阿尔文和声连续体的频率显着高于以前的理论预测的值。在这些间隙中的全球本征模，这之间的测地线声学模式（GAM）和环诱导阿尔芬本征模（TAE），发现不稳定的托卡马克操作的典型的热离子人口，而他们的基本共振与循环粒子的发生在附近的阿尔芬和声速的几何平均值的速度。因此，这样的本征模预计将被观察到附近的预测频率在操作托卡马克，发挥磁流体动力学光谱学以及在下一步聚变实验的稳定性仍然未被探索的作用。
2021-07-29 physics.plasm-ph
Landau Damping of Geodesic Acoustic Mode in Toroidally Rotating Tokamaks
利用适用于旋转轴对称等离子体中低频微不稳定性的修正陀螺动力学（MGK）方程，分析了测地声学模（GAM）。推导了任意马赫数下GAM的色散关系。无论平衡流的方向如何，环向旋转对GAM的影响是相同的。结果表明，环向马赫数$M$增加GAM频率和显着降低朗道阻尼率。并对经典的陀螺动力学方程（CGK）的有效性进行了检验。对于零电子温度，CGK与MGK相同。对于非零电子温度，CGK给出与MGK相同的GAM的真实频率，但是引起与$M^3/q$成比例的增长率的不稳定性，其中$q$是安全因子。
2015-01-16 physics.plasm-ph
Saturation of energetic-particle-driven geodesic acoustic modes due to wave-particle nonlinearity
研究了能量粒子驱动测地声学模的非线性动力学。与全球gyrokinetic粒子在细胞代码ORB 5的数值分析进行，并解释与分析理论的结果，在密切的比较与理论的束等离子体不稳定性。只考虑轴对称模式，与波粒相互作用确定的非线性动力学。的饱和电场的线性增长率的二次缩放的情况下的利益。EP反弹频率计算作为EGAM频率的函数，并不依赖于本体温度的值。在接近饱和时，我们观察到从绝热到非绝热动力学的转变，即，频率啁啾率变得与谐振EP反弹频率相当。数值分析在这里进行与圆形通量表面的静电模拟，并忽略电子的动力学效应。
2017-09-18 physics.plasm-ph
Frequency Chirping of Energetic-Particle-Driven Geodesic Acoustic Modes in Tokamaks
De Vinci Higher Education, De Vinci Research Center（德芬奇高等教育中心，德芬奇研究中心）；Center for Nonlinear Plasma Science and C.R. ENEA Frascati（非线性等离子体科学中心与ENEA弗拉斯卡蒂研究中心）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
利用全局回旋动理学模拟研究高能粒子驱动测地声学模式（EGAM）的非线性频率啁啾，通过相空间带状结构诊断建立频率演化与共振粒子非线性动力学的直接对应。
2026-06-24 physics.plasm-ph
Nonlinear excitation of geodesic acoustic mode by toroidal Alfvén eigenmodes and impact on plasma performance
利用非线性陀螺动力学理论研究了环形Alfvén本征模（TAE）对测地声学模（GAM）的自发非线性激发。发现非线性衰减过程依赖于热离子β值。这里，β是等离子体热磁压力比。在低β极限下，TAE在环向诱导剪切Alfvén波连续谱间隙中衰减为GAM和TAE下边带;而在高β极限下，TAE在连续谱间隙中衰减为GAM和传播动力学TAE。这两种情况下的自发衰变条件进行了研究。导出了GAM和子波的非线性饱和能级。计算了相应的能量平衡和波粒能量向热等离子体的转移。热等离子体加热的影响进行了讨论。
2019-01-05 physics.plasm-ph
Linear gyrokinetic investigation of the geodesic acoustic modes in realistic tokamak configurations
利用回旋动力学粒子模拟程序ORB 5研究了测地声学模式。在低电子β极限下进行了线性电磁模拟，以分离声学和Alfvénic时间尺度并获得更准确的测量。研究了频率和阻尼率与安全因子、GAM径向波数和等离子体伸长等参数的关系。所有的模拟都是用具有真实电子/离子质量比的动力学电子进行的。根据陀螺动力学仿真结果，推导了GAM频率和阻尼率的插值公式。利用这些表达式，温度梯度对阻尼率的影响进行了研究。最后，将所得结果应用于ASDEX Upgrade托卡马克的实际放电研究。
2017-09-06 physics.plasm-ph
Drift effects on electromagnetic geodesic acoustic modes
采用具有平行粘性的双流体模型，推导了存在漂移（抗磁）效应时电磁测地声模（GAM）的色散关系。关于高频GAM上的电子动力学的影响，它示出的电磁GAM的频率是独立的平衡平行电流，但与纯静电GAM相比，显着依赖于电子温度梯度。电磁GAM可以解释在TCABR中观察到的$f\sim 40$ kHz振荡之间的差异[Yu. K. Kuznetsov $\textit{et al.}$，Nucl.Fusion $\bf{52}$，063044（2012）]和静电GAM频率的前一预测。目前从该分析模型估计的与该振荡相关的径向波长为$λ_r\sim 25$ cm，i。例如，比纬向流（ZF）的通常值高一个数量级。
2014-10-29 physics.plasm-ph
Analytical study on magnetic component of geodesic acoustic mode
在陀螺运动框架下，考虑了m=1和m=2两种谐波，分析了测地声学模（GAM）的磁分量，其中m为极向模数.利用准中性条件和安培定律，导出了各种极向磁分量的振幅。结果表明，m=1和m=2的磁分量存在，并分别占主导地位的余弦和正弦分量。此外，还发现所有磁分量的振幅都随等离子体压与磁压之比\b{eta}和安全因子q的增大而增大。最重要的是，由于磁漂移频率与分布函数的一次和二次谐波的耦合，m=1磁分量的幅值显著增强，因此在一定条件下可以与m=2磁分量的幅值相媲美。
2022-03-17 physics.plasm-ph
High Frequency Geodesic Acoustic Modes in Electron Scale Turbulence
在这项工作中，有限$β$ -效应的电子分支的测地声学模式（el-GAM）驱动的电子温度梯度（ETG）模式。这项工作是基于流体描述的ETG模式保留非绝热离子和el-GAMs的色散关系的非线性驱动的ETG模式的推导。从流体模型的ETG的增长率进行比较，发现从gyrokinetic模拟结果具有良好的一致性。通过与el-GAM的相互作用，发现了一种新的ETG湍流饱和机制，与混合长度估计相比，导致ETG湍流饱和水平显著增强。它表明，el-GAM可以通过增加有限的$β$，以及通过增加非绝热稳定。降低的GAM生长速率是由于包含麦克斯韦应力。
2013-05-28 physics.plasm-ph
On radial geodesic forcing of zonal modes
本文用原始漂移波湍流模型分析了测地线曲率对磁化等离子体中带状模径向色散的局部和全局影响。在任何封闭的环形磁约束位形中，由于测地曲率的通量面平均值同为零，所以不能期望纬向流和测地声学模的净径向测地强迫。在测地线声学模活动的存在下，极轴伸长的纬向喷流可能发生径向运动。唯象地，带状模的径向传播表现出类似于量子凝聚体中第二声的经典特性。
2011-06-17 physics.plasm-ph
Kinetic theory of geodesic acoustic modes in toroidal plasmas: a brief review
测地声学模（GAM）是环形等离子体特有的振荡带状结构，由于其调节微观双折射和相关反常输运的潜在能力，在过去几十年中得到了广泛的研究。本文综述了GAM的线性和非线性理论，重点介绍了动力学处理、系统非均匀性和真实的磁几何结构，以反映实际的实验条件。具体地说，在线性物理中，讨论了共振波粒相互作用，并将其应用于高能粒子的共振激发。本文将电致动广义相对论（EGAM）理论应用于实际器件，对实验观测进行了解释，并讨论了由于耦合到GAM连续体而引起的全局效应。同时，在非线性物理中，对微尺度非均匀性引起的GAM自发激发进行了综述，包括各种系统非均匀性的影响。在此基础上，构建了一个统一的GAM/EGAM理论框架。基于第一性原理的GAM/EGAM理论在这里回顾，因此，提供所需的工具的理解和解释的实验/数值结果。
2018-01-05 physics.plasm-ph
Decay of geodesic acoustic modes due to the combined action of phase mixing and Landau damping
测地声学模（GAM）是电场的振荡，其在托卡马克等离子体中的重要性是由于它们在湍流调节中的作用。本文采用解析理论和数值模拟的方法研究了GAM的线性无碰撞阻尼。相混合和朗道阻尼的综合效应被发现快速重新分配的GAM能量在相空间中，由于通过的离子的有限轨道宽度和级联的波数相混合的协同作用。当等离子体参数特性的现实托卡马克配置文件被认为是，GAM衰减时间被发现是一个数量级低于由于单独的朗道阻尼的衰减，并在某些情况下，由于与ITG模式的非线性相互作用的特征GAM驱动时间的相同数量级。特别是，径向模式结构的演变在这里进行了研究，并通过一个专用的初始值代码和诊断定量再现。
2016-08-11 physics.plasm-ph
Nonlinear velocity redistribution caused by energetic-particle-driven geodesic acoustic modes, mapped with the beam-plasma system
研究了托卡马克装置中高能粒子（EP）驱动测地声学模（EGAM）的非线性动力学特性，并与束流-等离子体系统（BPS）作了比较。EGAM的研究与全球gyrokinetic（GK）的粒子在细胞代码ORB 5，处理热离子和EP（在这种情况下，快离子）作为GK和忽略电子的动力学效应。EGAM非线性动力学只考虑了波粒非线性。BPS的研究与一维代码的热等离子体被视为一个线性电介质，和EP（在这种情况下，快电子）与n体哈密顿制剂。描述了EGAM和BPS之间的一对一映射。重点是理解和预测EP在相空间中的再分布。我们在这里确定两个distint制度的映射：在低驱动制度，BPS映射与EGAM被发现是完整的，在高驱动制度，EGAM动态和BPS动态被发现是不同的。描述的过渡与一个不可忽略的频率啁啾的存在下，这会影响EGAM，但不是BPS，上述确定的驱动阈值。可以通过向BPS模型添加ad-hoc频率修改来解决差异。作为主要结果，给出了共振速度附近速度重分布的非线性宽度的预测公式。
2018-08-20 physics.plasm-ph
Nonlinear dynamics of energetic-particle driven geodesic acoustic modes in ASDEX Upgrade
托卡马克中的湍流产生径向剪切带状流。由于磁场曲率的作用，出现了它们的振荡对应物测地声学模（GAM）。各向异性的高能粒子（EP）可以驱动GAM不稳定，导致形成全局径向结构，称为EGAM。EGAM可以通过无碰撞的波粒相互作用将EP能量重新分配给体等离子体。以这种方式，EGAM可能有助于等离子体加热。因此，研究EGAM的性质，特别是在速度空间中的性质，对于精确理解托卡马克等离子体中的输运现象是必要的。在这项工作中，EGAM的非线性动力学不考虑模式与湍流的相互作用的模式粒子共振（MPR）的诊断实施的帮助下，在全球gyrokinetic粒子在细胞代码ORB5。ASDEX升级放电被选为本次调查的参考案例，由于其丰富的EP非线性动力学。实验相关的磁场配置，热物种的配置文件和EP密度配置文件采取EGAM啁啾建模和可用的经验数据的比较。同样的磁配置被用来探索能量转移的模式，从高能粒子的热等离子体，包括动力学电子效应。对于一个给定的EGAM水平的等离子体加热的模式可以显着增强通过改变EP参数。电子动力学降低了EGAM饱和幅度，从而降低了等离子体加热，即使模式将其能量传递给热离子比电子多得多。
2020-03-27 physics.plasm-ph
Geodesic acoustic modes in a fluid model of tokamak plasma : the effects of finite beta and collisionality
本文从托卡马克边缘区的Braginskii方程出发，导出了一套完整的测地声学模（GAM）的非线性方程组，其中包括碰撞性、等离子体β以及粒子、动量和热量的外部源。局域线性分析表明，在径向波数$k_{r}$较低时，GAM频率随碰撞度的增加而增加，在径向波数$k_{r}$较高时，GAM频率随碰撞度的增加而减小. GAM频率也随着血浆β而降低。径向配置文件的GAM频率为两个托尔Supra拍摄，这是碰撞扫描的一部分，与这些计算进行比较。实验和理论之间的差异被观察到，这似乎是解释了一个有限的$k_{r}$的GAM通量表面平均密度$\langle n \rangle$和温度$\langle T \rangle$被假定为零。结果表明，这种协议是偶然的和自洽的包括$\langle n \rangle$和$\langle T \rangle$响应增强的分歧更多的$k_r$在高$k_{r}$。因此，线性GAM计算之间的差异（对于更“完整”的线性模型，如陀螺动力学也存在）可能无法通过简单地添加有限的$k_{r}$来解决。
2015-07-12 physics.plasm-ph
Cross-code gyrokinetic verification and benchmark on the linear collisionless dynamics of the geodesic acoustic mode
通过解析理论和回旋动力学数值模拟的比较，研究了托卡马克中测地声学模（GAM）的线性特性。被认为是依赖于安全因子的值，有限轨道宽度的离子的径向模式宽度，磁通量表面成形，和电子/离子质量比。等离子体分布的不均匀性（如密度，温度或安全系数），电磁效应，碰撞和少数物种的存在被忽略。此外，只考虑线性模拟，专注于本地动态。我们使用三种不同的gyrokinetic代码：拉格朗日（细胞中的粒子）代码ORB 5，欧拉代码GENE和半拉格朗日代码GYSELA。本文的主要目的之一是提供一个详细的比较的数值结果和分析理论，在制度，这是可能的。这有助于更好地理解线性GAM动力学在这些不同制度的行为，行为的代码，这是至关重要的，在未来的工作中，更多的物理是目前，和制度的有效性，每个特定的分析色散关系。
2017-05-18 physics.plasm-ph
The theoretical study on intermittency and propagation of geodesic acoustic mode in L- mode discharge near tokamak edge
通过一个系统发展的理论，我们证明了[Y. Z. Zhang，Z. Y. Liu，T. Xie，S. M. Mahajan和J. Liu，Physics of Plasmas 24，122304（2017）]与托卡马克中观察到的测地声学模式（GAM）的间歇性激发和传播高度相关。虽然许多数值模拟观察到的现象，这是第一个理论，揭示了GAM间歇性激发和传播背后的物理机制。前面的工作是基于与环形离子温度梯度（ITG）模式相关的微观湍流和基于板的带状流唯象模型。当系统中引入全环面效应时，出现了两个分支的纬向流：环面修正的低频纬向流（TLFZF）和GAM，这就需要对GAM和TLFZF进行统一的研究。事实上，我们观察到的过渡（衰变）从空穴到瞬子是由漂移波的径向群速度的快速过零触发，并被发现是强烈相关的GAM发病。因此，在数值实验中确定了在真实机器中观察到的间歇性GAM所特有的许多功能。结果将以图形和电影的形式显示;首先是单个中心有理曲面，然后是耦合的多个中心有理曲面。首先显示的周期性爆发消失，取而代之的是不规则的，更类似于GAM实验中观察到的间歇性特征。
2020-10-10 physics.plasm-ph
The intermittent excitation of geodesic acoustic mode by nonlinear Instanton of electron drift wave envelope in L-mode discharge near tokamak edge
在纬向流存在下，漂移波包络的演化有两个不同的阶段。一个长寿命的驻波相，我们称之为Caviton，和一个短寿命的行波相（在径向方向），我们称之为Instanton。对于由离子温度梯度模式（ITG）驱动的漂移波湍流，这两个阶段的动力学在[Zhang Y Z，Liu Z Y，Xie T，Mahajan S M and Liu J 2017 Physics of Plasmas 24 122304]中显示。在本文中，我们证明了当湍流沿电子方向旋转时，ITG湍流的动力学性质很容易被复制;我们的模型计算特别处理了著名的δ_e模型中的环形电子漂移波（EDW）。虽然基本的计算是在平行的ITG对应，更多的重点放在这里的瞬时子的运动，在托卡马克中观察到的几个突然的现象，如间歇性激发的测地线声学模式（GAM）在本文中所示，可以归因于瞬时子的突然和快速的径向运动。计算得出了瞬子的定义特征：它在跃迁后立即开始为线性行波。然后，随着频率一直增加到20 kHz，它演变到非线性阶段。纬向流方程对雷诺应力的调制会引起GAM的共振激发。由于反应区中多个中心有理表面之间的随机相混合，显示了不连续性。
2021-03-09 physics.plasm-ph
Investigation of the specific plasma potential oscillations with geodesic acoustic mode frequencies by heavy ion beam probing
在T-10托卡马克装置（R= 150 cm，a = 30 cm）上，用重离子束探针（HIBP）诊断，在离轴ECRH（B = 2.33T，Ip= 220 kA，r_ECRH=12 cm）区，研究了频率为15-30 kHz的特定振荡。先前的OH区实验表明，“20 kHz”模式主要是电势起伏。这些振荡在HIBP、朗缪尔探针和反射计的信号上可见。它们将引起极向旋转的波动，即m=0的扭转等离子体振荡，称为纬向流。HIBP样品体积位于r = 24 - 29 cm。观察到在OH和ECRH区，电势振荡的功率谱都是孤立的准单色峰，对比度范围为3-5。“20 kHz”模式的频率在观察区域内变化;它在22-24厘米处从20 kHz到28-29厘米处的13-15 kHz逐渐减小。在ECRH接通之后，频率增加，与电子温度Te的增长相关，通过在最近的弦24 cm上的2次ECE谐波测量。分析表明，“20 kHz”模式的频率随局部T_e变化：f_20 ~ T_e**1/2，这类似于测地声学模式（GAM）的理论标度：f_GAM ~ c_s/R ~ T_e**1/2，其中cs是声速。绝对频率接近GAM值，在一个因子内（1.12-1.5）。
2004-10-19 physics.plasm-ph
Linear kinetic effects of core plasma on low frequency Alfven and acoustic eigenmodes in tokamaks
在广义鱼骨型色散关系的框架下，研究了核芯等离子体对$ω< ω_{BAE}$激发低频模式的共振和非共振效应，如β诱导的Alfvén声学本征模（BAAE）和动力学共振模（KBM）.鱼骨状方程的形式主义包含了所有必要的成分来描述这些低频波动的特征，并解释实验结果。核心等离子体的性质（反磁频率和进动共振与被困离子）强烈影响的模式的激发，并在BAAE的情况下更有效地比高能粒子。核心等离子体的抗磁频率也有助于BAAE与KBM的耦合，从而影响两种模式的激发和极化。高能粒子仍然可以为一些低频模式提供非共振驱动。
2022-04-20 physics.plasm-ph
Soliton generation and drift wave turbulence spreading via geodesic acoustic mode excitation
本研究推导环几何中漂移波与测地声模的非线性动力学两场方程，揭示线性增长与完全非线性两阶段特征，发现孤子结构增强湍流扩展并可引发芯部-边缘相互作用和非局域输运。
2021-06-08 nlin.PS physics.plasm-ph
Modulational instability of Geodesic-Acoustic-Mode packets
本文利用非线性薛定谔方程和 ORB5 回旋动理学模拟研究测地声模波包的调制不稳定性，揭示朗道阻尼对高谱分量的抑制会显著阻碍不稳定性发展。
2024-09-30 physics.plasm-ph
Radial propagation of geodesic acoustic modes
GAM群速度的估计从径向自由能通量的比率，总的自由能应用回旋和双流体理论。这种方法比直接计算群速度的方法更鲁棒，并且可以推广到包括额外的物理学，例如磁几何学。用陀螺动力学程序GYRO [J. Candy和R. E. Waltz，J. Comp. Phys. 186，pp. 545-581（2003）]、双流体代码NLET [K. Hallatschek和A. Zeiler，Physics of Plasmas 7，pp. 2554-2564（2000）]和分析计算。在讨论实验观察到的GAM活动的窗口以及线性理论和实验GAM频率之间的匹配时，必须记住GAM传播。
2009-10-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Gyrokinetic modelling of anisotropic energetic particle driven instabilities in tokamak plasmas
中性束产生的高能粒子在托卡马克装置中激发了高能粒子驱动的测地声学模（EGAM）。我们研究了高能粒子分布函数的各向异性对这种不稳定性的激发与ORB 5，一个回旋粒子在细胞的代码。数值结果显示与ORB 5的线性静电模拟。的增长率被发现是敏感地依赖于相空间形状的分布函数。的不稳定性的行为进行定性比较的色散关系的理论分析。利用加热求解器RABBIT得到了真实的中性束高能粒子各向异性分布，并作为输入分布函数引入到ORB 5中。结果表明，依赖于注入角的增长率。实验测量的定性比较，发现它们之间的一些分歧，在模拟的增长率远低于从实验。的差异的解释是先进的。
2022-01-11 physics.plasm-ph
Chaotic Excitations of Rogue Waves in Stable Parametric Region for Highly-Energetic Pair Plasmas
本文根据修正的KdV方程和扩展的KdV方程，研究了高能kappa分布电子情况下离子声模式中Rogue波的存在和传播。我们使用了约化摄动方法。我们首先研究了离子声模式中的线性色散行为。得到非线性薛定谔方程，我们模拟了Rogue波，并研究了它的动力学，以及它对小扰动的响应。我们讨论了产生流氓波的可能性，以及这种对各种参数，如波数，空间和时间分量的稳定性。这一研究对于理解高能量情况下空间等离子体中IA波的非线性和Rogue波产生的某些突出点以及实验室等离子体中IA波的非线性是很有帮助的。
2022-04-10 physics.plasm-ph
Experimental investigation of the radial structure of energetic particle driven modes
在托卡马克等离子体中，高能粒子（EP）经常激发阿尔文本征模（AE）和高能粒子模（EPMs）。关于EP驱动的不稳定性的主要开放问题之一是模式结构的非线性演化。本文的目的是研究离轴NBI加热ASDEX升级（AUG）放电的斜升阶段中观察到的β诱导AE（BAE）和EP驱动测地线声学模式（EGAM）的特性。本文重点研究了BAE/EGAM在非线性啁啾阶段的模式结构变化。我们的研究表明，在观测到的下啁啾BAE的情况下，径向结构的变化小于我们测量的不确定性。这种行为是最有可能的后果，BAE是正常模式，因此其径向结构强烈依赖于背景等离子体参数，而不是EP分布。在快速向上啁啾EGAM的情况下，分析一致地显示模式结构的收缩。提出的解释是，在速度空间中的共振移动到更多的通过粒子具有较窄的轨道宽度。
2016-04-03 physics.plasm-ph
EGAM Induced by Energetic-electrons and Nonlinear Interactions among EGAM, BAEs and Tearing Modes in a Toroidal Plasma
本文首次报道了HL-2A欧姆等离子体中高能电子诱导的GAM（eEGAM）的实验结果。在与撕裂模（TM）相关的磁重联过程中，平行电场产生了高能电子。eEGAM局限于核心等离子体，即在附近的q=2的表面，是非常不同的边缘等离子体中的漂移波湍流激发。分析表明，eEGAM具有磁分量，其强度依赖于极向角，其模数为jm/nj=2/0。此外，eEGAM、BAE和强撕裂模之间存在强烈的非线性相互作用。这些新的发现揭示了激发低频（LF）Alfvénic和声学波动的潜在物理机制。
2012-03-21 physics.plasm-ph
Particle-resolved pathways to energetic-ion formation in a fluctuating low-current hollow-cathode plume
School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学能源学院）
本研究通过实验、PIC模拟和粒子分辨分析，揭示了低电流空心阴极羽流中高能离子主要由羽流内电离产生，其动能增益取决于沿实际轨迹的静电场功累积，建立了源-轨迹-场功的形成路径。
2026-09-11 physics.plasm-ph
Analysis of Alfven Eigenmodes destabilization by energetic particles in TJ-II using a Landau-closure model
中性束注入（NBI）加热等离子体中的高能粒子可以通过与剪切阿尔芬连续带中的间隙模耦合和反朗道阻尼来破坏阿尔芬本征模（AE）的稳定性。我们描述的线性演化的极向通量和环向分量的涡在一个完整的三维系统中使用约化的MHD方程，密度和平行的速度矩的高能粒子，以及测地声波动力学。封闭关系在模型中加入了朗道阻尼和共振失稳效应。我们应用该模型研究了TJ-Ⅱ中Alfven模的稳定性，对高能粒子$β$（beta_f）、热/Alfven速度比（Vth/VA_0）、高能粒子密度分布和环形模（n）（包括环形和螺旋耦合）的一系列实际值进行了参数分析。该研究预测了不同的环形模式和螺旋阿尔芬本征模（HAE）的不稳定与频率类似的TJ-II中测得的AE活动，在50 - 400 kHz之间的大螺旋耦合。分析还揭示了GAE（整体阿尔芬本征模），TAE（环形阿尔芬本征模）和EAE（高能粒子模）的不稳定性。对于这里考虑的模式，优化的TJ-II操作需要在[0.845，0.979]范围内的iota曲线，以稳定内部和中间等离子体中的AE。血浆外周中的AE不能完全稳定，尽管对于iota = [0.945，1.079]的配置，仅n= 7，11，15 AE不稳定，与标准iota = [1.54，1.68]情况相比，增长率小4倍，频率为100 kHz。我们再现的频率扫描演变的AE频率在TJ-II中观察到的iota配置文件是不同的。声发射频…
2017-08-07 physics.plasm-ph
Collisionless zonal-flow dynamics in quasisymmetric stellarators
研究准对称仿星器对环向密度扰动的无碰撞响应，推导了Rosenbluth-Hinton剩余流几何因子的解析表达式，并通过GTC代码验证，揭示了仿星器几何参数与湍流输运水平的潜在关联。
2024-12-15 physics.plasm-ph
The interplay of the collisionless nonlinear thin-shell instability with the ion acoustic instability
非线性薄壳不稳定性（NTSI）可以解释一些湍流的流体动力学结构，观察到的碰撞边界附近的高能天体物理流出。只要种子振荡的幅度足够大，它就在两侧由流体动力冲击约束的非平面壳中发展。流体动力学NTSI在无碰撞等离子体中有微观对应物。一个正弦位移的薄壳，这是由两个云的非磁化电子和质子的碰撞形成的，增长和饱和的时间尺度上的逆质子等离子体频率的顺序。在这里，我们增加了种子扰动的波长的一个因素4相比，在以前的研究。与流体动力学NTSI的情况一样，波长的增加降低了微观NTSI的生长速率。微观NTSI的延长的生长时间允许由竞争离子声不稳定性驱动的波在NTSI饱和之前生长到大幅度，并且它们破坏后者。因此，离子声学不稳定性对无碰撞等离子体中NTSI可以使其不稳定的最大波长施加了限制。这个极限可以通过二进制碰撞来克服。我们提出了无碰撞NTSI超稳定性的证据。
2017-01-15 physics.plasm-ph
Onset of nonlinear structures due to eigenmode destabilization in tokamak plasmas
提出了一种通用的方法来区分能量粒子驱动的不稳定性产生频率啁啾或固定频率振荡的可能性。该方法采用数值计算的本征结构和多个共振表面的一个给定的模式中存在的高能离子阻力和随机性（由于碰撞和微湍流）。环形诱导，反向剪切和β诱导阿尔芬声学本征模作为例子。在实验中测得的波的特点和兼容性之间发现建议的标准预测和实验观察或缺乏观察的啁啾行为的Alfvenic模式在不同的托卡马克。研究发现，在许多等离子体实验中，微湍流引起的随机扩散是共振附近高能粒子失谐的主要机制，其强度是决定啁啾解是否产生的关键.所提出的标准构成了一个有用的预测工具，在评估是否在聚变装置中的快速离子损失的运输的性质将占主导地位的对流或扩散过程。
2017-02-14 physics.plasm-ph
Effect of Landau damping on ion acoustic solitary waves in a multi-species collisionless unmagnetized plasma consisting of nonthermal and isothermal electrons
导出了考虑Landau阻尼效应的Korteweg-de Vries（KdV）方程，研究了弱非线性、弱色散离子声波在由两种不同种类的电子和暖绝热离子组成的无碰撞非磁化等离子体中的传播.较热的高能电子物种遵循凯恩斯等人的非热速度分布。保留信函22，2709（1995）]，而较冷的电子物种服从玻尔兹曼分布。发现该KdV型演化方程的非线性项系数在不同的参数平面上沿不同的曲线族为零。在这种情况下，修改的KdV（MKdV）方程，包括朗道阻尼的效果有效地描述了离子声波的非线性行为。我们还观察到，在参数平面上，包含Landau阻尼效应的KdV和MKdV类演化方程的非线性项的系数沿一族曲线同时等于零。在这种情况下，我们推导出一个进一步修改的KdV（FMKdV）方程，包括朗道阻尼的影响来描述离子声波的非线性行为。实际上，在不同的参数空间区域中，已经导出了不同的包含Landau阻尼效应的修正KdV类演化方程来描述离子声波的非线性行为。本文应用Ott & Sudan [Phys. Fluids 12，2388（1969）]的方法求出了具有非线性项$(ϕ^{(1)})^{r}\frac{\partial ϕ^{(1)}}{\partial ξ}$的发展方程的孤波解，其中$ϕ^{(1)}$是一阶扰动静电势，$r =1,2,3$是一阶扰动静电势。我们发现对于所有的$r =1,2,3$，孤立波解的振幅都随时间减小…
2018-10-30 physics.plasm-ph
MHD stability of JT-60SA operation scenarios driven by passing energetic particles for a hot Maxwellian model
分析了高能粒子通过对JT-60 SA等离子体中的电阻气球模（RBM）和高能粒子驱动模的影响，从而预测了N-NBI加热等离子体的稳定性。分析是使用代码FAR 3d，解决了减少MHD方程描述的线性演化的极向通量和涡的环向分量在一个完整的3D系统，再加上方程的密度和平行速度矩的高能粒子（EP）的物种假设平均麦克斯韦EP分布拟合的减速分布，包括声学模式的影响。模拟结果表明，在类似ITER的感应情况下，频率（f）为115 kHz的3/2-4/2 TAE、f=98 kHz的6/4-7/4 TAE和f=57 kHz的6/4或7/4 BAE可能会不稳定。当高能粒子β增加时，β诱发的AE（BAE）、环形AE（TAE）和椭圆AE（EAE）在等离子体的中间-内部区域发生不稳定，导致不同环形族的AE发生重叠。如果这些不稳定性共存于非线性饱和相中，则EP输运可被增强，导致较低的加热效率。对于一个假设的配置的基础上的ITER类电感的情况下，但中心峰值EP配置文件，EP β阈值增加，几个BAE是不稳定的内部等离子体区域，表明改善AE稳定性相对于离轴峰值EP配置文件。此外，一个假设的JT-60 SA方案与共振q=1的内等离子体区域的分析表明，鱼骨状的不稳定性的离轴峰值EP配置文件的不稳定。此外，EP对RBM具有稳定作用，随着等离子体基座处具有低能量（低于250 keV）的EP的数量增加而增强。
2020-10-08 physics.plasm-ph
Effect of the tangential NBI current drive on the stability of pressure and energetic particle driven MHD modes in LHD plasma
研究了切向中性束注入器（NBI）电流驱动改变旋转变换轮廓后，大螺旋装置（LHD）等离子体中压力梯度驱动模（PM）和Alfven本征模（AE）的稳定性。这项研究形成了一个基本的搜索优化的操作方案，减少模式活动。分析是使用代码FAR 3d，它解决了减少MHD方程描述的线性演化的极向通量和涡度的环向分量在一个完整的3D系统，再加上方程的密度和平行的速度矩的高能粒子（EP）的物种，包括声学模式的效果。朗道阻尼和共振失稳效应通过封闭关系加入。轴上和离轴NBI电流驱动修改旋转变换，其随着中性束电流驱动（NBCD）的强度增加而变得强烈失真，从而导致更宽的连续带隙并修改磁剪切。轴上NBI注入的模拟表明，计数器（ctr-）NBCD向内移位和默认配置导致PM的较低的增长率，虽然强n=1和2 AE可以不稳定。对于外移组态，co-NBCD提高了AE稳定性，但当co-NBCD强度为30 kA/T时，PM进一步不稳定。如果NBI注入是离轴的，等离子体的稳定性没有显着改善，由于在中间和外部等离子体区域的AE和高能粒子模式（高能粒子模式）的进一步不稳定。
2020-02-26 physics.plasm-ph
Interplay of single particle and collective response in molecular dynamics simulation of dusty plasma system
等离子体介质的集体响应是众所周知的，并且已经在几种情况下进行了广泛的探索。单粒子响应通常被视为碰撞相互作用，导致耗散效应。本文采用强耦合的二维分子动力学（MD）方法，模拟了尘埃颗粒间存在汤川相互作用的尘埃等离子体。它已被证明，通过引入高电荷粒子在晶体中引起的扰动引起集体和单粒子的响应。单粒子碰撞相互作用通常产生高能的少数粒子，其以超过声学速度和冲击速度（其由插入介质中的外部移动体激发）的速度移动。尘埃晶体被观察到沿着这些高能粒子的路径破裂和变形。最终，当它们慢下来时，它们会在媒介中激发集体反应。因此，可以观察到，激波前面的介质受到碰撞相互作用产生的高能粒子的扰动。然后尾激波看到一个扰动的介质。因此，很明显，在控制动力学的介质中，单个粒子和集体反应之间存在着有趣的相互作用。
2018-02-11 physics.plasm-ph
Study of Alfven Eigenmodes stability in plasma with multiple NBI driven energetic particle specie
本研究的目的是分析多个高能粒子（EP）物种在DIII-D和LHD放电的阿尔芬本征模（AE）的不稳定。我们使用简化的MHD方程来描述一个完整的三维系统中的极向通量和涡度的环向分量的线性演化，再加上高能粒子种类的密度和平行速度矩的方程，包括声学模式，抗磁电流和螺旋耦合的影响。我们添加了朗道阻尼和共振不稳定的影响，使用封闭的关系。多个NBI线的模拟显示了三种不同的制度：非阻尼制度，其中多束AE的增长率是更大的增长率相比，不稳定的AE由个人NBI线，相互作用制度，其中多束AE的增长率是小于单个NBI AE和阻尼制度的AE被抑制。在阻尼状态下的操作需要具有不同密度分布平坦度或梯度位置的EP物质。此外，在相互作用制度的AE增长率进一步降低，如果组合NBI线具有相似的束流温度和更平坦的EP密度分布的NBI线的β增加。然后，在DIII-D高极向β和LHD低密度/磁场放电与多个NBI线，以及在阻尼和相互作用制度的配置要求，确定优化趋势。DIII-D模拟显示，在LHD病例中，n=2至6例AE增长率降低，n=1例AE稳定。在LHD模拟中的螺旋耦合效应导致从相互作用到n=2，8，12螺旋族的阻尼状态的过渡。
2019-06-12 physics.plasm-ph
Effects of the Second Harmonic on the GAM in Electron Scale Turbulence
在电子温度梯度（ETG）湍流背景下，高次谐波的影响自洽地包含在电子测地声学模（el-GAM）电子分支的推导中。这项工作是基于一个双流体模型，包括有限的$β$的影响，同时保留非绝热离子。在求解线性色散关系时，发现由于与$m=2$模式的耦合，实际频率可能会显著改变并产生更高的值。
2014-01-24 physics.plasm-ph
Analysis of Alfven Eigenmode destabilization in ITER using a Landau closure model
在中性束注入高能粒子（EP）和α粒子驱动的ITER放电过程中，阿尔芬本征模（AE）会发生失稳。本研究的目的是分析AE的稳定性，考虑到多种高能粒子物种的不同的ITER操作方案。我们使用简化的磁流体动力学（MHD）方程描述的线性演化的极向通量和涡度的环形分量在一个完整的3D系统中，再加上方程的密度和平行的速度矩的高能粒子物种，包括声学模式的影响。由NBI EP和α粒子驱动的AE在所分析的配置中是稳定的，只有具有大环形耦合的MHD样模式是不稳定的，尽管如果EP β增加到阈值以上，两者都可以不稳定。阈值是反向剪切情况下NBI EP和α粒子的模型β值的两倍，分别导致磁轴附近频率为25-35 kHz的β诱导AE（BAE）和反向剪切区域中频率为125-175 kHz的环形或椭圆形AE（TAE/EAE）的不稳定。另一方面，混合和稳态配置示出了相对于α粒子的模型β和NBI EP的40倍的阈值大3倍，也使内部和中间等离子体区域之间的BAE和TAE不稳定。此外，一个扩展的分析的反向剪切的情况下，α粒子和NBI EP的β都高于AE阈值，多EP阻尼效应也被确定，以及优化趋势的α粒子和NBI EP与散装等离子体的共振特性。
2019-06-12 physics.plasm-ph
Study of magnetic reconnection at low-$β$ using laser-powered capacitor coils
本文介绍了激光驱动电容器线圈平台micro-MRX，在低β条件下研究磁重联，直接测量到面外电场加速电子并观测到离子声波与电子声波爆发，为实验室磁重联研究提供了新途径。
2024-10-03 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
