Dynamics of homogeneous shear turbulence: A key role of the nonlinear transverse cascade in the bypass concept
为了理解谱稳定剪切流中亚临界湍流的自维持性，我们对不同流域纵横比的均匀剪切湍流进行了直接数值模拟，并在傅立叶空间中分析了动力学过程。在这种流动中没有指数增长的模式，并且由于剪切流的非正态性，湍流仅由扰动谐波的线性增长有力地支持。这种非常态诱导的或非模态的增长在谱空间中是各向异性的，这反过来又导致了该空间中非线性过程的各向异性。其结果是，傅立叶空间中的谐波的横向（角）重新分布似乎是在这些流中的主要非线性过程，而不是直接或逆级联。我们把这种非线性再分布称为非线性横向级联。它表明，湍流是持续的线性非模态增长和非线性的横向级联之间的微妙的相互作用，这证明了一个众所周知的旁路方案的亚临界湍流。这两个基本过程主要在大的长度尺度上操作，与域的大小相当。因此，傅立叶空间的这个中心的小波数区域在自我维持中是至关重要的;我们定义了它的大小，并将其标记为湍流的重要区域。在重要区域之外，非模态增长和横向叶栅是次要的。虽然叶栅和湍流的自持过程在不同的长宽比下在性质上是相同的，但积极参与这一过程的谐波的数量不同，但总是保持相当大。这意味着亚临界湍流的自我维持不能用低阶模型来描述。
2017-05-08 astro-ph.SR nlin.AO physics.flu-dyn
Generation of Magnetic Field by Combined Action of Turbulence and Shear
在细长剪切盒中数值研究了非螺旋湍流中叠加线性剪切的平均场发电机的可行性。发现磁场在远大于湍流外尺度的尺度上呈指数增长，其特征尺度为l_B ~ S^{-1/2}，增长率为γ ~ S，其中S为剪切率。这种新发现的剪切发电机效应可能代表了一个非常通用的机制，产生大规模的磁场在广泛的一类天体物理系统的空间相干平均流量。
2008-05-06 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Imbalanced Turbulence Modified by Large-scale Velocity Shears in the Solar Wind
我们研究了太阳风等离子体中的大尺度速度切变如何改变太阳风湍流的不平衡程度。反向传播的阿尔夫维尼克波动之间的平衡，相互作用非线性产生的湍流，已被量化的交叉螺旋度和Elsasser比。在30分钟的时间尺度的速度剪切被确定，与线性Kelvin-Helmholtz（KH）的不稳定性阈值的剪切幅度定义。剪切与74行星际日冕物质抛射（ICME）鞘在1997年至2018年期间在1天文单位的风航天器观察。还分析了鞘上游和ICME喷出物下游的典型较弱剪切。在剪切低于KH阈值，不平衡是近似不变的或微弱的上升与剪切振幅。在KH阈值以上，随着剪切振幅的增加，波动趋于平衡状态。磁压缩性也被发现增加以上的KH阈值。这些研究结果是一致的速度剪切是当地的向阳波动，以减少净不平衡的antisunward方向的来源，并建议KH不稳定在这个过程中发挥了作用。
2023-03-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Effects of turbulence spreading and symmetry breaking on edge shear flow during sawtooth cycles in J-TEXT tokamak
该研究在J-TEXT托卡马克中利用静电探针观测锯齿崩塌，揭示芯部湍流扩展及波数谱对称性破缺如何增强雷诺应力并先于温升驱动边缘剪切流。
2025-07-21 physics.plasm-ph
Renormalized theory of the ion cyclotron turbulence in magnetic field--aligned plasma shear flow
本文给出了在磁场取向等离子体剪切流中剪切流修正电流驱动离子回旋不稳定性和剪切流驱动离子回旋动力学不稳定性的非线性演化的解析处理。基于非线性色散方程进行了分析，该方程考虑了等离子体湍流和剪切流的新组合效应。它包括在湍流散射的剪切流的离子与它们的对流剪切流，并在增强的非线性加宽的离子回旋共振的结果。这种效应导致离子回旋不稳定性的饱和以及非线性剪切流驱动的离子回旋不稳定性的发展。52.35.Ra
2008-10-02 physics.plasm-ph
Nonlinear transverse cascade and two-dimensional magnetohydrodynamic subcritical turbulence in plane shear flows
我们发现，并通过数值模拟调查自我维持的二维湍流的磁流体动力学流具有最简单的配置：平面，noninflectional（具有恒定的剪切速度）和线程由一个平行的均匀的背景磁场。这种流动是谱稳定的，因此湍流本质上是亚临界的，因此它可以仅仅由剪切流非常态引起的瞬态增长机制来大力支持。该机制在谱（波数）平面中似乎基本上是各向异性的，并且主要针对空间傅立叶谐波起作用，其中流向波数小于流动剪切与阿尔文速度之比$k_y < S/u_A$（即，阿尔文频率低于剪切速率）。着重分析了湍流的非线性过程特征和自维持机制，关于线性瞬态增长和非线性过程之间的相互作用，在谱平面上。我们的研究涉及一种新的湍流能量注入过程--瞬态增长，代表了MHD湍流研究的主要趋势。我们发现非线性动力学与流体动力学中的相关动力学--与亚临界湍流的\emph{bypass}概念相似。所分析的非线性MHD过程的本质似乎是在波数平面内动能和磁谱能量的横向重新分布[如在相关的流体动力学流动中所发生的那样，见Horton等人，E { \bf 81}，066304（2010）]，并且与MHD剪切流中的（各向异性的正向和反向）级联过程的现有概念根本不同。
2014-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR 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
Destabilization of temperature-gradient-driven plasma turbulence by equilibrium $\vec{E}\times \vec{B}$ flow shear
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；UKAEA (United Kingdom Atomic Energy Authority)（英国原子能管理局）；Gridfire Inc.（Gridfire公司）
研究平衡态\(\vec{E}\times \vec{B}\)流剪切对等离子体湍流的影响，通过陀螺动力学模拟等方法，发现施加剪切会破坏自生带状流致输运上升，简化模型揭示原因，且球形托卡马克放电模拟表明环形旋转受热量注入限制。
2026-07-27 physics.plasm-ph
Turbulence-Induced Safety Factor Profile Flattening at Rational Surfaces in Tokamaks with Low Magnetic Shear
该研究针对低磁剪切托卡马克近有理曲面情形，揭示离子尺度湍流电流通过形成带状磁势波纹和阶梯状安全因子剖面来抑制湍流输运，为ITB形成提供机制解释。
2024-12-02 physics.plasm-ph
Tracing the Pathway from Drift-Wave Turbulence with Broken Symmetry to the Generation of Sheared Axial Mean Flow
本研究追踪线性等离子体装置CSDX中对称性破缺的碰撞漂移波湍流产生的剪切轴流。随着密度分布变陡，轴向雷诺应力发展并驱动平行于磁场的径向剪切轴向流。结果表明，雷诺应力的非扩散段是由密度梯度驱动的，是湍流谱不对称性的结果，是动力学起源的。两者合计，这些研究结果构成了第一次同时演示的因果关系之间的联系密度梯度，湍流和应力与破缺谱对称性，和平均轴向流。
2018-05-17 physics.plasm-ph
Energy spectrum of tearing mode turbulence in sheared background field
本文研究了剪切背景磁场中撕裂模湍流的能谱。我们考虑的情况下，重叠的大尺度模式的非线性相互作用搅动了一个广泛的小尺度模式，产生撕裂模式湍流。这种湍流的频谱是感兴趣的，因为它是相关的小规模的反作用到大规模的字段。本文所讨论的湍流与传统的MHD湍流的区别主要体现在两个方面：一是存在许多线性稳定的小尺度模式，这些模式在能量级联过程中产生了有效的阻尼;另一个是由倾斜剪切背景场的大尺度模式引起的与尺度无关的各向异性，这与在传统的弱湍流或临界平衡湍流理论中经常遇到的尺度相关的各向异性相反。这两个差异导致能谱偏离简单的幂律行为，表现为幂律乘以指数衰减的形式。利用粘性电阻MHD方程进行了数值模拟，验证了我们的理论预测，数值结果与我们的模型有较好的一致性。
2018-07-19 physics.plasm-ph
Correlation times of velocity and kinetic helicity fluctuations in nonhelical hydrodynamic turbulence
本文通过弱可压缩非螺旋湍流的直接数值模拟，比较旋转、剪切、开普勒流动及剪切burgulence中速度与螺旋度涨落的相关时间，评估非相干α效应驱动发电机的可行性。
2024-09-09 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Symmetry breaking in MAST plasma turbulence due to toroidal flow shear
与托卡马克等离子体的微分环向旋转相关的流动剪切破坏了由磁平衡的上下对称性所施加的湍流波动的基本对称性。使用实验束发射光谱（BES）的测量和gyrokinetic模拟，这种对称性破缺的离子尺度的湍流MAST表现为倾斜的空间关联函数和有限的倾斜的波动密度场的分布。倾斜是平均流对湍流结构的“剪切”的统计表示。分布的偏斜度与剪切、近边缘等离子体湍流中长寿命密度结构的出现有关。在何种程度上，这些影响是明显的争论（与模拟的帮助下）依赖于从非线性稳定阈值的距离。远离阈值，对称性被有效地恢复。
2016-10-13 physics.plasm-ph
Turbulence-Generated Stepped Safety Factor Profiles in Tokamaks with Low Magnetic Shear
本文通过回旋动理学模拟发现低磁剪切托卡马克中湍流产生电流可使安全因子剖面在有理面附近呈阶梯状，从而显著降低热输运，为触发内部输运垒和改善约束提供新机制。
2025-02-06 physics.plasm-ph
Flow Shear Suppression of Pedestal Turbulence--A First Principles Theoretical Framework
本文提出了一种分析和计算相结合的回旋动力学方法来解决任意水平的$E \times B$剪切作用下基座湍流输运的标度问题。由于基座中的强梯度和成形，感兴趣的不稳定性不像核心不稳定性那样是曲率驱动的。通过大量的数值模拟（gyrokinetic），它表明，基座模式响应剪切抑制非常像一个基本的解析解相关理论的预测。两者之间的定量协议为我们提供了一个新的可靠的，第一原理（基于物理学）的理论框架来预测剪切抑制的燃烧等离子体，在于在低剪切制度目前的实验没有访问的功效。
2017-06-26 physics.plasm-ph
Resonance enhanced turbulent transport
本文在E。Kim [ \emph{Physics of Plasmas}，{ \bf 13}，022308，2006]。湍流扩散被发现至关重要地依赖于抑制之间的竞争，由于剪切和增强，由于共振，取决于剪切流和湍流的特征时间和长度尺度。由于多普勒和参数共振，具有有限记忆时间的湍流会增强传输。在不同的参数空间中提供了湍流振幅和传输的标度。结果表明，振荡剪切流不仅在调节湍流的效率较低，但也可以提高湍流扩散的价值，加速湍流输送。
2008-12-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Suppression of temperature-gradient-driven turbulence by sheared flows in fusion plasmas
本研究构建了垂直流剪切影响聚变等离子体温度梯度湍流的唯象理论，划分弱、强剪切区并给出标度律，发现涨落纵横比的核心作用，预测与两类模拟吻合，还提出离子尺度流抑制电子湍流的潜在机制。
2025-01-09 physics.plasm-ph
Non-perturbative statistical theory of intermittency in ITG drift wave turbulence with zonal flows
研究了离子温度梯度湍流中动量通量和纬向流形成的概率分布函数，包括剪切流对动量通量和纬向流形成的概率分布函数的影响。虽然ITG湍流保持高水平的运输，这可能会被剪切流抑制。带状流也显示在这里有一个增强的可能性产生进一步从边际稳定，然后将调节ITG湍流，这是更突出的剪切流增加，导致一个自我调节系统。
2009-07-06 physics.plasm-ph
The effect of background flow shear on gyrokinetic turbulence in the cold ion limit
冷离子限制的本地gyrokinetic模型严格采取产生一个非线性系统的流体方程，其中包括背景流剪切。不需要流体闭合。通过考虑一个简单的磁漂移板的几何形状，但没有磁剪切，这些流体方程减少到Charney-Hasegawa-Mima模型中存在的流动剪切。该模型的解析解被发现，以研究ExB流剪切对单个平行速度梯度（PVG）驱动模式的稳定性的影响。此外，该模型被用来调查的基本三模式的非线性耦合，揭示了纬向和非纬向模式之间的差异的背景ExB流剪切的效果。这些分析结果与陀螺动力学模拟一致，可以作为基准的流动剪切和非线性耦合的数值实现。
2019-03-26 physics.plasm-ph
Metamorphosis of plasma turbulence-shear flow dynamics through a transcritical bifurcation
通过分岔和稳定性分析，研究了约束等离子体湍流调节器经济模型的结构特性。一个密切的关系，表现出潜在的分歧框架的模型和典型的行为与低到高的限制过渡，如剪切流稳定的湍流和振荡的集体行动。特别是，分析表明两种类型的不连续过渡，是定性不同的。一个涉及经典的滞后，由粘性耗散。另一种是固有的振荡和非滞后的，因此提供了一个模型，经常观察到的所谓的抖动过渡。系统动力学的这种变形或转变是临界破裂的一个重要的后期副作用，它表现为由显著的剪切流驱动引起的不寻常的非对称跨临界分叉。
2002-06-21 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
Zero-Turbulence Manifold in a Toroidal Plasma
在托卡马克等离子体中，剪切环向流会导致零湍流输运态的分叉。可以达到的最大温度梯度受到平行速度梯度驱动的亚临界湍流的限制。结果表明，q/ε（磁场节距/反纵横比）是剪切托卡马克湍流的关键控制参数。通过降低q/ε，可以在不触发湍流的情况下实现更高的温度梯度，在某些情况下，与在传输势垒中实验发现的温度梯度相当。在零磁剪切极限下，在参数空间（γ_E，q/ε，R/L_T）上映射出零湍流流形，其中γ_E为垂直流剪切，R/L_T为归一化逆温度梯度尺度。在何种程度上，它可以从线性理论构建进行了讨论。
2012-03-29 physics.plasm-ph
Inverse cascade suppression and shear layer formation in MHD turbulence subject to a guide field and misaligned rotation
天体物理等离子体经常受到旋转和大尺度背景磁场的影响。单独地，每一个都已知在垂直平面中二维化流动。在现实的流中，这两种效应同时存在，重要的是，它们不需要对齐。在这项工作中，我们数值研究了三维受迫磁流体动力学（MHD）湍流的全球旋转和垂直的背景磁场的竞争效应。我们专注于一个强背景场的情况下，发现从零开始增加旋转速率产生显着的变化的湍流的结构。从零旋转时的二维逆叶栅开始，流动首先过渡到动能的正向叶栅，然后过渡到剪切层主导的区域，最后过渡到第二剪切层区域，其中动能通量被强烈抑制，能量传递由感应磁场介导。我们表明，前两个过渡发生在不同的值的Rossby数，和第三个发生在一个不同的值的Lehnert数。更一般地说，我们的研究结果表明，当考虑强旋转和强引导场的同时限制时，这些限制的顺序在错位的情况下很重要。
2022-01-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Supertransient Magnetohydrodynamic Turbulence in Keplerian Shear Flows: The role of the Hall Effect
空间和天体物理等离子体经常出现在差动旋转状态，在这种状态下，磁场的存在会导致磁旋转不稳定性，直接导致吸积盘中的湍流角动量输运等重要现象。在没有外加磁场的情况下，非线性发电机是发生这种传输机制所必需的。在原行星盘中，存在高密度和极低温度的区域，这是霍尔效应发挥作用的两个必要条件，影响发电机和相关湍流的发展。在这项工作中，我们进行了本地磁流体动力学（MHD）模拟研究过渡到弱湍流的开普勒剪切流与霍尔效应。的霍尔效应导致系统的长寿湍流瞬变的衰减时间遵循指数依赖于磁雷诺数和霍尔参数。
2018-11-29 astro-ph.EP nlin.CD physics.flu-dyn
Statistical State Dynamics: a new perspective on turbulence in shear flow
传统上，湍流状态的单一实现一直是剪切流湍流的研究对象。当需要统计量时，它是从湍流的样本实现的空间、时间或系综平均获得的。然而，直接研究统计状态（SSD）的动力学有重要的优势。在高度混沌的系统中，统计量通常是最有用的，直接从状态变量中获得这些统计量的优势是显而易见的。此外，诸如概率密度函数（pdf）的量通常难以通过对状态轨迹进行采样来准确地获得，即使pdf是平稳的。在pdf是时间依赖的情况下，直接求解pdf作为状态变量是唯一的选择。然而，也许SSD方法的最大优势是概念上的：采用这种观点直接揭示了湍流状态下不同的空间和时间尺度之间的基本合作机制。虽然这些合作机制在湍流实现的动力学中有不同的表现，但这些合作机制和与它们相关的现象都不适合直接通过研究实现来分析，因为它们是通过研究相关的SSD。在这篇评论中，选择的例子问题的湍流的行星和实验室流检查使用最近开发的SSD分析方法，以说明这种方法的实用性的湍流剪切流的研究。
2018-01-03 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Effect of enhanced dissipation by shear flows on transient relaxation and probability density function in two dimensions
我们报告了一个非微扰研究的剪切流的影响湍流减少衰减在二维湍流。通过考虑不同的初始功率谱和剪切流（纬向流，结合纬向流和流光），我们演示了剪切流如何快速产生小尺度，导致湍流振幅的快速阻尼。特别是，湍流振幅的双指数下降示出发生由于波数的指数增加。的有效耗散时间尺度$τ_{e}$，以前采取的混合时间尺度$τ_{e} \propto τ_Ω^{2/3} τ_η$的缩放，示出依赖于剪切流的类型以及初始功率谱的类型。这里，$τ_Ω$和$τ_η$分别是剪切和分子扩散时间。此外，我们提出了时间相关的概率密度函数（PDF），并讨论了增强耗散对PDF和动态时标$τ(t)$的影响，它代表了系统通过统计上不同的状态的时间尺度。
2017-11-14 cs.IT math.IT physics.flu-dyn
Magnetic shear effects on ballooning turbulence in the boundary of fusion devices
本研究通过模拟与分析，揭示磁剪切调控聚变装置边界气球模湍流的涡旋尺度分离，高剪切实现kx<<ky，低剪切则相反，为预测刮削层宽度和热通量提供依据。
2025-08-06 physics.plasm-ph
Effect of magnetic perturbations on turbulence-flow dynamics at the L-H transition on DIII-D
来自DIII-D托卡马克的详细2D湍流测量提供了共振磁扰动（RMP）如何提高L-H功率阈值$P_\textrm{LH}$的解释[P. Gohil等人，Nucl. Fusion 51，103020（2011）]在ITER相关的、低旋转的、具有有利离子$\nabla B$方向的ITER类似形状等离子体中。RMP同时提高湍流去相关率$Δω_D$和降低流动剪切率$ω_\textrm{shear}$在固定的L模式状态之前的L-H转变，从而破坏湍流剪切抑制机制。RMP还降低了极向流的雷诺应力驱动，有助于降低$ω_\textrm{shear}$。在L-H转变的~100 μs时间尺度上，RMP将雷诺应力驱动的从湍流到流动的能量转移降低了一个数量级，挑战了L-H触发机制的能量耗尽理论。相比之下，不显著影响$P_\textrm{LH}$的非共振磁扰动不影响$Δω_D$，并且仅略微减少$ω_\textrm{shear}$和奥尔德斯应力驱动的能量转移。
2020-04-24 physics.plasm-ph
Detecting Shearless Phase-Space Transport Barriers in Global Gyrokinetic Turbulence Simulations with Test Particle Map Models
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Zhejiang University（浙江大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of São Paulo（圣保罗大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
研究通过测试粒子映射模型揭示无剪切环在等离子体湍流中的传输屏障作用及再连接机制。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Subcritical Turbulence in the Mega Ampere Spherical Tokamak
托卡马克等离子体的湍流传热是限制聚变堆性能的主要机制。湍流可以由离子温度梯度（ITG）驱动，并由环形剪切流抑制。试图理解湍流的数值模拟对于指导未来反应堆的设计至关重要。我们研究离子尺度湍流通过陀螺动力学模拟在兆安培球形托卡马克（MAST）的外核。我们在ITG和流动剪切的值中执行参数扫描。我们表明，非线性模拟再现实验离子热通量和ITG和流动剪切的实验值位于接近湍流阈值。我们证明了该系统是亚临界存在的流动剪切，即，该系统形式上是稳定的，但是在给定足够大的初始扰动的情况下，该系统过渡到湍流状态。我们提出了一个方案的过渡到湍流先前未报告的托卡马克等离子体：接近阈值，等离子体是由一个低数量的相干长寿命结构为主，作为系统被带离阈值到更不稳定的制度，这些结构的数量增加，直到他们填补域和更传统的湍流出现。我们对我们的模拟与MAST BES诊断的密度波动实验测量之间的相关性进行了比较。我们应用综合诊断我们的模拟数据，并找到合理的协议的相关性模拟和实验湍流，最显着的相关时间。我们表明，湍流的性质本质上是离子热通量的函数。我们发现，湍流接近阈值的流动剪切的强烈影响，而远离阈值，湍流类似于传统的ITG驱动的制度。
2017-03-17 physics.plasm-ph
Ion-temperature-gradient turbulence from finite to weak magnetic shear regime
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本研究揭示弱磁剪切下ITG湍流径向宽度受微各向同性约束，提出临界剪切判据，并经模拟验证，解释内部输运垒形成机制。
2026-09-29 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
Effect of radial pressure corrugations and profile shearing on turbulence in Fusion plasmas
本文研究聚变等离子体台基区中精细尺度径向压强波纹对ETG湍流的影响，发现波纹使ETG模分裂为三个本征值，并通过与局域压强梯度成正比的剖面剪切打碎湍流涡旋、降低输运，提出这是一种普遍的湍流饱和机制。
2025-07-21 physics.plasm-ph
The Parallel Boundary Condition for Turbulence Simulations in Low Magnetic Shear Devices
仿星器和托卡马克中等离子体湍流的通量管模拟通常采用与磁场线对准的坐标。各向异性湍流波动可以表示在这样的场对齐坐标非常有效，但由此产生的非平凡的边界条件涉及所有三个空间方向，必须小心处理。边界条件的标准“扭曲-位移”公式[Beer，Cowley，Hammett \textit{Phys. Plasmas} \textbf{2}，2687（1995）]是假设轴对称导出的，并且被广泛使用，因为它是有效的，只要全局磁剪切不太小。给出了该公式的推广，适用于非轴对称、仿星器对称配置以及具有小全局剪切的轴对称配置的研究。其核心思想是用积分局部剪切代替标准方法中的“扭曲”（只考虑整体剪切）。这种泛化允许在每个方向上选择模拟域的范围时有更大的自由度，而不会失去场线跟踪坐标的自然效率。它还纠正了与天真的应用程序的轴对称边界条件的非轴对称配置的错误。采用广义边界条件的仿星器湍流的模拟需要比使用（不正确的，轴对称的）边界条件的模拟少得多的分辨率。我们还证明了令人惊讶的结果，（至少在某些情况下）一个容易实现的，但显然是不正确的制定的边界条件不{ \it不}改变重要的预测量，如湍流热通量。
2018-03-28 physics.plasm-ph
Investigating shear flow through continuum gyrokinetic simulations of limiter biasing in the Texas Helimak
以前的限制器偏置实验上的得克萨斯Helimak，一个简单的磁化环面，已经不确定的影响流剪切湍流水平。为了研究这一点，第一个陀螺仪模拟的限制器偏置的Helimak使用等离子体物理代码Gkeyll已经进行，结果在这里。对于所考虑的情况下，湍流主要是由交换不稳定，这取决于梯度的平衡密度剖面。实验和模拟数据的分析表明，剪切速率大多小于局部线性增长率，并不是所有的剪切稳定的要求得到满足。相反，主要是垂直剪切流有一个重要的影响，散装运输和实验平衡密度分布，梯度的变化对应于湍流水平的变化。
2020-02-06 physics.plasm-ph
Electromagnetic effects in the stabilization of turbulence by sheared flow
我们已经扩展了我们的研究之间的竞争的驱动器和稳定的等离子体微不稳定性剪切流，包括在低等离子体$β$（等离子体磁压比）的电磁效应。扩展系统的特征方程制定，从gyrokinetic方程开发的耗散流体模型，使用扭曲模式表示在剪切板的几何形状和专注于离子温度梯度模式。微扰流剪切以我们表示为$Mc_s$（其中$c_s$是声速）的速度沿场对流扰动。需要$M > 1/ \sqrtβ$使系统特性单向，并抑制本征模形成，仅在系统中留下短暂的扰动。这通常表示比仅需要$M>1$的静电情况下大得多的流动剪切。数值研究的区域$M < 1/\sqrtβ$显示的驱动条款可以冲突，在静电的情况下，在一系列参数的低增长率。此外，在适度的驱动强度和低$β$值的实验，包括电磁效应不会显着改变的增长率。对于更强的流剪切和更高的$β$，球形托卡马克的几何特征减轻了由平行流剪切驱动的剪切阿尔文波的不稳定性的影响。
2013-08-05 physics.plasm-ph
Suppression of turbulence and subcritical fluctuations in differentially rotating gyrokinetic plasmas
已知微分旋转可以抑制聚变等离子体中的线性不稳定性。然而，即使在没有增长的本征模，亚临界波动，增长瞬态可能导致持续的湍流。在这里被认为是一个垂直ExB速度剪切的存在下，由平行的速度梯度（PVG）和离子温度梯度（ITG）驱动的静电波动的瞬态增长。最大限度地简化情况下的零磁剪切处理的框架内的局部剪切盒。没有线性增长的本征模，所以所有的激励都是瞬态的。初始扰动的最大放大因子和相应的波数作为q/ε（=安全因子/长宽比）、温度梯度和速度切变的函数计算。分析结果证实和补充线性陀螺动力学数值试验。对于足够低的q/ε值（在我们的模型中<7），完全抑制离子尺度湍流的区域是可能的。对于湍流不被抑制的情况下，一个基本的启发式理论的亚临界PVG湍流导致缩放的相关离子热通量与q，ε，速度剪切和温度梯度的建议，有人认为，运输是刚性比ITG制度。
2011-11-21 nlin.CD physics.plasm-ph
Flux surface shaping effects on tokamak edge turbulence and flows
磁通量表面的形状被发现对托卡马克边缘等离子体中的湍流和输运具有强烈的影响。一系列的轴对称平衡与不同的伸长率和三角形，偏滤器配置实施到一个计算陀螺流体湍流模型。确定了成形对湍流和流动的影响机制。运输主要是减少了局部磁剪切和增强纬向剪切流引起的伸长和X点成形。
2005-09-22 physics.plasm-ph
Condensation of microturbulence-generated shear flows into global modes
在托卡马克边缘湍流的全通量面计算机研究中，剪切流谱被发现控制湍流水平，而不仅仅是传统的（0，0）模式流动。对于大极向尺度长度的连续谱来说，通量管畴太小往往会高估流动，从而低估输运。分析和数值计算表明，在一定条件下，主要的（0，0）-模式的流动独立的域的大小发展，基本上通过玻色-爱因斯坦凝聚的剪切流。
2000-02-02 physics.plasm-ph
Transport Bifurcation Induced by Sheared Toroidal Flow in Tokamak Plasmas
采用第一性原理数值模拟方法研究了差动旋转托卡马克等离子体中的输运分岔现象。这种分叉在零磁剪切区比在有限磁剪切区更可能发生，因为在前一种情况下，垂直于磁场的剪切环向流分量对湍流有最强的抑制作用。在零磁剪切区，在任何有限的流动剪切值下都没有线性本征模增长。然而，亚临界湍流可以持续，由于由离子温度梯度（ITG）和平行速度梯度（PVG）驱动的模式的瞬态增长。尽管如此，在包含宽范围的温度梯度和速度剪切的参数空间中，存在抑制所有湍流的相当大的窗口。结合碰撞（新古典）机制相对较低的动量传输，这产生了从低温到高温和速度梯度的分叉的条件。这个分叉的路径是用大量的模拟插值绘制出来的。数值模拟也被用来构建一个参数模型，该模型准确地描述了温度梯度和流量梯度在很宽的范围内的值的组合效果。使用这个参数模型，它表明，在这个减少运输状态，热量几乎是新古典运输，而动量运输是由亚临界PVG湍流为主。它进一步表明，对于任何给定的输入扭矩，有一个最佳的输入热量的温度梯度最大化。参数模型既描述了亚临界湍流的行为，又描述了流动剪切对输运刚度的复杂影响。它可能被证明是有用的托卡马克与剪切流输运建模。
2011-09-12 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
Stabilisation of short-wavelength instabilities by parallel-to-the-field shear in long-wavelength $\mathbf{E} \times \mathbf{B}$ flows
磁化等离子体湍流可以具有多尺度特性：由平均温度梯度驱动的不稳定性在离子和电子回旋半径的不同尺度上驱动湍流。多尺度湍流的模拟，使用有效的无限尺度分离的极限方程，揭示了新的跨尺度相互作用机制，在这些等离子体。在长波长（离子回旋半径尺度）和短波长（电子回旋半径尺度）的线性不稳定性驱动远离边缘稳定的情况下，我们表明，短波长的不稳定性被抑制的相互作用与长波长的湍流。所观察到的抑制是两个效果的结果：平行于场线剪切的长波长$\mathbf{E} \times \mathbf{B}$流，和修改的背景密度梯度的长波长波动。与此相反，多尺度湍流的模拟，在两个尺度的不稳定性驱动的边缘稳定性附近表明，当长波长的湍流是足够的碰撞和zonally占主导地位的跨尺度相互作用的效果可以参数化仅在局部修改的平均密度和温度梯度。我们讨论的物理参数，定性地解释如何在平衡驱动器的变化导致所观察到的跨尺度相互作用的影响的转变。
2020-07-07 physics.plasm-ph
Generation of sub-ion scale magnetic holes from electron shear flow instabilities in plasma turbulence
本研究通过全动力学二维等离子体湍流模拟，揭示了地球磁鞘环境中亚离子尺度磁洞由电子剪切流经电子开尔文-亥姆霍兹不稳定性生成的机制，其特征与观测及过往研究相符。
2023-06-09 physics.plasm-ph
Non-modal kinetic theory of the stability of the compressed-sheared plasma flows generated by the inhomogeneous microscale turbulence in the tokamak edge plasma
本文发展了托卡马克边缘等离子体中由非均匀微湍流产生的二维压缩-剪切中尺度流稳定性的非模态动理论，推导出控制静电势Fourier模的积分方程，并揭示了动理学漂移不稳定性中电势随时间非模态转变为零频胞状扰动。
2023-01-09 physics.plasm-ph
Generation of parasitic axial flow by drift wave turbulence with broken symmetry: Theory and experiment
详细测量了在无轴向动量输入的受控剪切去相关实验线性等离子体装置中平行于磁场产生的内禀轴向流，并与理论进行了比较。结果表明，密度梯度与谱对称性破缺的漂移波湍流和轴向平均平行流的发展存在因果关系。当密度梯度变陡时，轴向和方位雷诺应力增加，径向剪切的方位和轴向平均流发展。湍流轴向动量平衡分析表明，轴向雷诺应力驱动径向剪切轴向平均流。湍流驱动（雷诺功率）的方位流是一个数量级大于轴向流，这表明湍流波动水平的方位流剪切调节。轴向和方位平均流之间的直接能量交换被证明是微不足道的。因此，轴向流寄生于顺磁-带状流系统，并且主要由该系统产生的轴向湍流应力驱动。非扩散，剩余部分的轴向雷诺应力被发现是成比例的密度梯度，并形成由于动力学不对称的漂移波湍流。
2018-05-09 physics.plasm-ph
Correlation length scalings in fusion edge plasma turbulence computations
通过漂移-阿尔芬湍流计算，分析了等离子体参数变化对涨落关联长度的影响，这些参数变化是熔合边等离子体L-H跃迁附近或处的特征。缩放密度梯度长度，碰撞，等离子体β，并施加剪切流被认为是。研究发现，强剪切流导致平行于和垂直于磁场的静电势涨落出现长程关联。
2011-09-09 physics.plasm-ph
Three-dimensional boundary turbulence simulations of a RFX-mod plasma in the presence of voltage biasing
针对存在偏置电极的RFX-mod偏滤器等离子体开展三维湍流模拟，发现感应$\boldsymbol{E}\times\boldsymbol{B}$流剪切抑制湍流输运并形成边缘输运势垒，扩展相关理论标度律且预测压力梯度翻倍，为提升密度极限提供参考。
2025-02-14 physics.plasm-ph
