Global Gyrokinetic Simulation of Tokamak Edge Pedestal Instabilities
全球电磁陀螺动力学模拟表明，在两个DIII-D H模式放电的边缘基座中，存在高$n$动力学气球模式（KBM）和中间$n$动力学版本的剥离气球模式（KPBM）的近阈值条件。当磁剪切在陡峭的压力梯度的狭窄区域中减小时，KPBM显著稳定，而KBM弱不稳定，因此成为最不稳定的模式。碰撞降低了KBM的临界$β$并增加了生长速率。
2012-09-26 physics.plasm-ph
Comparison of MHD and gyrokinetic simulations of linear instabilities at the q = 1 surface
本文比较了回旋动理学和 MHD 代码对托卡马克核心内部扭曲模和无碰撞撕裂模的模拟，发现通过合理设置参数两者在描述内部扭曲模时可达成一致，但无碰撞撕裂模需超越 MHD 的高级处理。
2025-10-14 physics.plasm-ph
Development of a gyrokinetic-MHD energetic particle simulation code Part II: Linear simulations of Alfvén eigenmodes driven by energetic particles
本文开发了混合程序GMEC，结合场向坐标、有限差分、龙格-库塔法和PIC方法，成功实现了托卡马克中高能粒子驱动的环形及反剪切阿尔芬本征模线性模拟验证。
2024-02-22 physics.plasm-ph
Gyrokinetic investigation of Alfvén instabilities in the presence of turbulence
采用全局电磁回旋动力学粒子模拟程序ORB 5研究了磁约束等离子体中Alfvén模（AM）与离子温度梯度（ITG）湍流之间的自洽相互作用.在这里，一个轴对称的磁平衡与反向剪切和大的纵横比被认为是。通过引入超热离子群，使环模数n=5的AM不稳定。一旦AM在充分发展的湍流的存在下饱和，离子热通量由AM及其主要谐波主导。ITG诱导的运输也被发现在不稳定的AM的存在下增强。
2019-12-19 physics.plasm-ph
The free energy balance equation applied to gyrokinetic instabilities, the effect of the charge flux constraint, and application to simplified kinetic models
本文推导了回旋动理学涨落的自由能平衡方程并应用于不稳定性研究，发现结合电荷通量约束可等价于色散关系，能有效防止不稳定本征模的出现，并展示了其在简化动理学模型中的应用。
2023-10-17 physics.plasm-ph
Energetic bounds on gyrokinetic instabilities. Part 4. Bounce-averaged electrons
本文将最优模式分析用于含完全回旋动理学离子与反弹平均电子的简化双组分系统，获得更紧的离子尺度不稳定性能量上界，并揭示最大-J性质借助模式惯性产生额外稳定作用。
2024-04-09 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
Linear gyrokinetic particle-in-cell simulations of Alfven instabilities in tokamaks
本文用粒子胞内回旋动力学程序NEMORB研究了托卡马克装置中阿尔芬模的线性动力学。给出了模型方程，导出了局部剪切Alfven波的色散关系，恢复了不可压缩理想MHD极限下的连续谱。的验证和基准分析进行连续模式在一个圆柱体和超环面诱导阿尔芬本征模。在反向剪切平衡模式也进行了研究，并在极向平面上的平衡参数的空间结构的依赖关系进行了说明。特别是，在极向角的相移被发现是存在的模式，其频率接触的连续，而径向对称被发现是在连续间隙中的模式的特性。
2015-12-30 physics.plasm-ph
Energetic Consistency and Momentum Conservation in the Gyrokinetic Description of Tokamak Plasmas
陀螺运动场论是在一般哈密顿量的背景下解决的。背景磁几何是静态的和轴对称的，并且拉格朗日量对动力学变量的所有依赖都是在哈密顿量或自由场项中。场的方程由函数导数给出。通过哈密顿量的对称性与时间和几何的环角不变性导致能量和环动量守恒。在对涨落幅度的不同排序水平中，能量一致性是精确的。强调了这一点在支持守恒定律中的作用。局部输运方程的涡量，环动量，和能量的推导。特别是，动量方程示出任何形式的哈密尔顿表现良好，并放宽其磁流体动力学（MHD）的形式时，采取长波长近似的哈密尔顿。目前使用的几种形式，这些形式的基础上，大多数全球性的模拟，被证明是很好地定义内的gyrokinetic场论和精力充沛的一致性。
2010-10-11 physics.plasm-ph
Tightening energetic bounds on linear gyrokinetic instabilities
本文针对平板离子温度梯度模，推导了线性回旋动理学不稳定性的能量上界，证明其紧密性无根本限制，并提出约束最优模以高效逼近线性增长率，捕捉实频率效应。
2025-05-23 physics.plasm-ph
Gyrokinetic investigation of the nonlinear interaction of Alfvén instabilities and energetic-particle driven geodesic acoustic modes
本研究基于ASDEX Upgrade真实平衡位形，用ORB5代码开展陀螺动力学模拟，探究高能粒子驱动的阿尔芬模与测地声模带状结构的非线性相互作用，发现两种浓度区间的不稳定特性差异，并通过三波耦合机制给出理论解释。
2021-03-05 physics.plasm-ph
The energetic coupling of scales in gyrokinetic plasma turbulence
从自由能交换的角度分析了磁化等离子体湍流中由于非线性相互作用而引起的垂直空间尺度的耦合。在这里考虑的等离子体，适当的离子或电子绝热电中性响应，所描述的回旋形式主义的环形磁几何。由于温度梯度不稳定性（离子温度梯度（ITG）或电子温度梯度（ETG））驱动的静电涨落，湍流发展。该分析包括将系统分解成一系列尺度结构，同时分别考虑具有特殊对称性的模式（例如，纬向流模式）。这些尺度的相互作用进行了分析，使用能量传递函数，包括向前和向后的分解，尺度通量和局部功能。ITG和ETG情况之间的比较表明，ETG湍流具有更明显的经典湍流行为，表现出更强的能量级联，与gyrokinetic湍流建模的影响。
2014-07-03 physics.plasm-ph
Gyrokinetic simulations of the influence of electron cyclotron current drive on tearing mode instabilities in tokamaks
用回旋动力学方法模拟了HL-2A和DIII-D装置中电子回旋电流驱动和离子动力学效应对m/n=2/1撕裂模（TM）不稳定性的影响。用有限质量电子模型计算了TM的演化，用射线追迹和Fokker-Planck方法得到了射频电流源。在HL-2A装置中，连续的1 MW 68 GHz X ~ 2模可以很好地稳定TM，而在DIII-D装置中，由于输入功率不足，1 MW 110 GHz X ~ 2模只能部分稳定不稳定性（CR= I_{rf} / I_{0}，其中Irf为波驱动电流，I 0为平衡等离子体电流）。结果还表明，螺旋电流驱动比连续ECCD更有效。GTC模拟的分析表明，无论是在HL-2A和DIII-D，离子的存在可以减少岛的宽度以及生长速率。此外，热离子对TM的动力学效应被发现是更明显的离子温度越高。
2018-07-10 physics.plasm-ph
Energetic bounds on gyrokinetic instabilities. Part III. Generalized free energy
本文提出基于自由能推广的回转动理学理论扩展，恢复了共振效应并显著降低了增长界限，其最优增长率的高效计算有望应用于仿星器优化。
2023-09-15 physics.plasm-ph
Laguerre-Hermite Pseudo-Spectral Velocity Formulation of Gyrokinetics
近几十年来，托卡马克湍流的第一性原理模拟已被证明具有重要价值。我们开发了一个伪谱速度制定的湍流方程，平滑插值之间的高效，但分辨率较低的3D gyrofluid表示和传统的，但更昂贵的5D gyrokinetic表示。我们的提法是一个投影的非线性gyrokinetic方程的Laguerre-Hermite速度空间的基础上。我们将讨论与碰撞、闭包和熵有关的问题。虽然任何碰撞算子都可以用于制定，我们强调一个模型算子，具有特别稀疏的拉盖尔-厄米特表示，同时满足守恒定律和H定理。自由流，磁漂移，和非线性相位混合每个引起的封闭问题，我们讨论的利益和自由能守恒的不稳定性。我们表明，该模型是能够再现线性不稳定性和纬向流动力学的陀螺动力学结果。因此，最终的模型是适当的不稳定性，湍流和运输的研究在广泛的几何形状，包括托卡马克和仿星器。
2017-08-14 physics.plasm-ph
Linear gyrokinetic stability of a high $β$ non-inductive spherical tokamak
球形托卡马克（ST）已被证明具有理想的性能，如实现高等离子体聚变发电厂？并且具有增加的垂直稳定性。为了了解高$β$ ST聚变反应堆概念设计中可能预期的约束特性，使用局部线性回转动力学分析了1GW ST等离子体平衡，以确定出现的微不稳定性类型。动力学气球模式（KBM）和微撕裂模式（MTM）被发现是占主导地位的不稳定性。确定这些线性模式的参数依赖性，并根据获得的见解，调整平衡以找到在$θ_0$ = 0：0时对所有微观不稳定性略微稳定的状态。这项工作确定了最重要的微观不稳定性，预计产生湍流输送高$β$ ST。这些模式的影响必须忠实地捕捉到基于第一原理的减少模型的异常运输，需要预测模拟。
2021-08-25 physics.plasm-ph
Gyrokinetic ion and drift kinetic electron model for electromagnetic simulation in the toroidal geometry
电子的动力学效应对长波长磁流体动力学（MHD）不稳定性和短波长漂移Alfvenic不稳定性都很重要，因为非绝热电子可以与低频不稳定性相互作用，改变和驱动低频不稳定性。提出了一种新的守恒分裂权方法，用于托卡马克等离子体中漂移动力学电子的电磁场模拟，该方法在不牺牲物理特性的前提下，不受垂直网格尺寸对电子趋肤深度的数值约束，具有很大的计算优势.利用该模型验证了动力学Alfven波和无碰撞撕裂模的存在，并已将其应用于GTC程序中。该模型将用于微撕裂模和基于第一性原理的新经典撕裂模的模拟。
2017-02-05 physics.plasm-ph
Linear and nonlinear benchmark of gyrokinetic simulation of energetic particle driven toroidal Alfven eigenmodes in ITPA TAE benchmark case
Institute of Plasma Physics, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Science（中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所）；Department of Physics, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系）
本文在ITPA TAE基准案例中对TEK代码开展线性与非线性基准测试，其非线性结果与解析理论吻合，为未来代码间非线性基准提供了数据。
2026-08-10 physics.plasm-ph
The gyrokinetic field invariant and electromagnetic temperature-gradient instabilities in `good-curvature' plasmas
本研究通过回旋动理学场不变量解释了曲率驱动不稳定性的局域特性，证明良曲率区不稳定模式必为电磁性，提出新型磁漂移模式并探讨其在高β聚变等离子体中的意义。
2025-01-20 physics.plasm-ph
Electromagnetic gyrokinetic instabilities in STEP
本文对反应堆规模托卡马克STEP进行了局部线性回旋动理学分析，发现其平衡态主要由混合KBM不稳定性主导且伴随次主导的MTMs，通过三代码基准测试验证了结果并为非线性研究奠定基础。
2023-10-05 physics.plasm-ph
Gyrokinetic investigation of Alfvén instabilities in the presence of turbulence
利用自洽的全局回旋动力学方法和解析理论，研究了离子温度梯度湍流中高能粒子（EP）驱动的β诱导Alfvén本征模（BAE）的非线性动力学行为.本文研究了具有大纵横比和反向剪切的托卡马克磁平衡。以前对这种结构的研究表明，在没有湍流的情况下，电子种类在确定BAE的非线性饱和水平方面起着重要作用[A. Biancalani等人，（2020）]。在这里，我们将研究扩展到湍流等离子体。的EP被发现修改的热通量通过引入能量在大的空间尺度，主要是在占主导地位的BAE及其谐波的环形模式数。在这一制度下，BAE被发现进行强电子热通量。BAE引起的温度分布的全球松弛的反馈，以及湍流动力学，也进行了讨论。
2020-10-19 physics.plasm-ph
Gyrokinetic stability theory of electron-positron plasmas
磁约束电子-正电子等离子体的线性回旋动力学稳定性的参数制度，最有可能是相关的第一个实验室实验，涉及这样的等离子体，密度是足够小，碰撞可以忽略不计和德拜长度大大超过回旋半径的研究。虽然等离子体β很小，电磁效应被保留，但磁压缩性可以忽略不计。因此，先前出版物（Helander，2014）的工作扩展到包括电磁不稳定性，这在闭合场线配置中非常重要，其中这种不稳定性可以在任意低压下发生。研究发现，如果磁场是均匀的，则完全不存在回旋动力学不稳定性：任何不稳定性都必须涉及磁曲率或磁剪切。此外，在偶极磁场中，波长超过德拜半径的交换模的稳定性阈值与理想磁流体力学中的一致。在这个阈值以上，如果温度梯度足够大，准线性粒子通量被向内引导，导致密度分布的自发峰化。
2016-06-15 physics.plasm-ph
Upper bounds on gyrokinetic instabilities
本文从亥姆霍兹自由能的演化方程出发，导出了磁化等离子体中局部回旋动力学不稳定性增长率的严格上界。无论粒子种类的数量、它们的碰撞频率和磁场的几何形状如何，这些界限都适用于静电和电磁不稳定性。大量的结果，早先已经在特殊情况下得出的，并在数值模拟中观察到的，从而纳入一个统一的框架。这些界限不仅适用于线性不稳定性，但也意味着一个上限的自由能的非线性增长。
2021-08-27 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Quasilinear particle transport from gyrokinetic instabilities in general magnetic geometry
在静电和无碰撞近似下，保持磁场的几何形状为任意的，计算了由回旋运动不稳定性引起的准线性粒子通量。特别地，电子和重杂质离子的通量研究的限制，前者移动得很快，后者缓慢，沿场相比，模式频率。得出的结论是如何这些物种的粒子通量取决于磁场的几何形状，模式结构和频率的不稳定性。在某些条件下，例如处处有利或不利的磁曲率和适度的温度梯度，有可能对磁通量作出一般性的陈述，而与不稳定性的细节无关。对于大多数粒子来说，在具有良好的反弹平均曲率的准等动力仿星器中，如果温度梯度不是太大，粒子通量总是向外的，这表明可能很难用从壁面喷出的气体为这种设备提供燃料。在具有主要不利的磁曲率的设备中，粒子通量可以向内，导致等离子体中心的自发密度峰值。在高电荷杂质的限制下，普通扩散（与密度梯度成比例）在其他传输通道上占主导地位，扩散系数变得与质量和电荷无关。由离子温度梯度不稳定性引起的磁场波动所造成的运输水平的估计也给出，并示出是小的静电分量相比。
2018-05-25 physics.plasm-ph
Comprehensive Gyrokinetic Study of Eigenstate Transitions in Fast Ion-Driven Electrostatic Drift Instabilities
本研究通过回旋动理学理论推导和GKV模拟，揭示了通行快离子驱动的漂移不稳定性中本征态转变的机制，并发现净能量通量可向内，对聚变加热效率有重要影响。
2025-01-23 physics.plasm-ph
Gyrokinetic Theory of Low-frequency Electromagnetic Waves in Finite-$β$ Anisotropic Plasmas
本文提出了有限$β$各向异性均匀等离子体中频率远低于离子回旋频率的电磁波和不稳定性的回旋动力学理论。这里，$β$是等离子体压力和磁压力之间的比率。分析中充分保留了有限拉莫尔半径和波粒共振引起的动力学效应。相应的线性色散关系和波的偏振，有效的一般$β$值和垂直波长，然后具体推导了双麦克斯韦等离子体。给出了动力学不稳定性判据和镜像不稳定性判据的解析表达式。模式的频率，稳定性和波偏振的一个广泛的频谱正常模式，然后在一组参数的系统研究中进行了数值研究。我们的研究清楚地表明，由于有限离子的拉莫尔半径效应，离子声波，镜像模式，和剪切阿尔芬波本质上耦合。
2022-03-24 physics.plasm-ph
Gyrokinetic investigation of the damping channels of Alfvén modes in ASDEX Upgrade
托卡马克中能量粒子驱动的Alfvénic不稳定性的线性失稳和非线性饱和强烈依赖于阻尼通道。在这项工作中，无碰撞阻尼机制的Alfvénic模式进行了研究的陀螺框架内，通过全球模拟与粒子在细胞代码ORB 5，并与本征值代码LIGKA和简化模型进行比较。特别是，连续阻尼和朗道阻尼（离子和电子）被认为是。电子朗道阻尼被发现是占主导地位的离子朗道阻尼实验相关的情况下。作为应用，对ASDEX Upgrade中由超环面引起的Alfvén本征模和能量粒子驱动模的线性和非线性动力学进行了理论研究，并与实验测量结果进行了比较.
2019-10-31 physics.plasm-ph
Gyrokinetics investigations of an I-mode pedestal on Alcator C-Mod
由于I模基座不受MHD不稳定性的“限制”，因此I模对于ELMs是自然稳定的，并且宽度大于EPED的预测，因此I模是研究磁流体中漂移微不稳定性作用的极好实验室。本文基于Gyrokinetic模拟（使用GENE）对C-Mod中I模电子的涨落和热输运进行了模拟研究，发现C-Mod I模上观察到的弱相干模是静电离子温度梯度/杂质密度梯度（ITG/杂质）驱动模。ITG/杂质模式匹配频率和杂质限制时间上观察到的I-模式。非线性ETG模拟可以在实验误差范围内将实验热通量与轮廓调整很好地匹配。模拟，不同的杂质水平（Zeff）和温度和密度分布（实验误差范围内），用于探测波动和运输的敏感性。
2020-05-18 physics.plasm-ph
How accurate are flux-tube (local) gyrokinetic codes in modeling energetic particle effects on core turbulence?
本研究针对真实JET参数，通过GENE代码对比全局与局域通量管湍流模拟，评估通量管代码模拟快离子对芯部湍流影响的适用范围，发现仅静电和临界稳定情形下局域模拟有效，线性不稳定AITG/KBAE情形需全局模拟。
2023-05-05 physics.plasm-ph
Full $f$ and $δf$ gyrokinetic particle simulations of Alfvén waves and energetic particle physics
在这项工作中，我们专注于发展的粒子在细胞计划和应用的研究阿尔文波和高能粒子物理在托卡马克等离子体。采用混合变量和电磁问题的拉回格式，在相同的基础上建立了$δf$和全$f$格式。TRIMEG-GKX代码[Lu等人，J. Comput. Phys. 440（2021）110384]已使用三次样条有限元和完整的$f$和$δf$方案进行升级。针对ITPA-TAE情况模拟了EP驱动的TAE，ITPA-TAE的特征在于小的电子趋肤深度$\sim 1.18\times10^{-3}\;{\rm m}$，这是电磁模拟的一个具有挑战性的参数范围，特别是对于完整的$f$模型。使用$δf$方案的仿真结果与以前的工作是一致的。对于全$f$和$δf$方案都观察到混合变量/拉回方案的优异性能。混合全$f$ EP和$δf$电子和热离子的模拟表明，这种新的方案在减轻噪声水平的良好功能。完整的$f$方案是EP物理研究的自然选择，它允许EP剖面和分布在速度空间中的大的变化，为动力学研究提供了一个强大的工具，使用与间歇和瞬态等离子体活动有关的现实实验分布。
2022-10-09 physics.plasm-ph
Gyrokinetic modelling of the Alfvén mode activity in ASDEX Upgrade with an isotropic slowing-down fast-particle distribution
在本文中，阿尔文模式的演变研究在一个现实的ASDEX升级平衡通过分析与全球，电磁，gyrokinetic粒子在细胞代码ORB 5的模拟结果。高能粒子的建模都通过新实施的各向同性减速和麦克斯韦分布函数。数值结果的比较表明，建模的高能粒子与等效麦克斯韦，而不是与减速，不影响驱动阿尔文模式的频率，而其增长率似乎被低估了一个数量的差异高达近30%。此外，各向同性慢化的选择允许一个更好的描述的非线性修改的主要阿尔文模式的频率，而一个等效的麦克斯韦低估它。
2022-03-01 physics.plasm-ph
Numerical validation of the electromagnetic gyrokinetic code NEMORB on global axisymmetric modes
这是一份关于用陀螺动力学程序NEMORB与解析理论和其他程序对全局模式（即低极向模式数）进行无碰撞模拟的比较报告。仅考虑轴对称模式，即环形模式数n=0，以及平坦的平衡剖面。对当地的分析理论进行基准的GAM。在高能离子的存在下，NEMORB的本地基准进行半拉格朗日陀螺动力学代码GYSELA。在很低的β下，比较了绝热模型、俘获动力学模型和完全动力学模型以及静电模型和电磁模型。Alfven模式的缩放也被提出。
2013-12-04 physics.plasm-ph
Global linear and nonlinear gyrokinetic modelling of Alfvén eigenmodes in ITER
本文给出了ITER托卡马克装置15 MA方案下，利用ORB 5程序的全局非线性电磁陀螺动力学模型对Alfvénic不稳定性，特别是环形Alfvén本征模（TAE）进行线性和非线性模拟。线性模拟表明，椭圆阿尔文本征模和奇宇称TAE只有弱阻尼，但不受α粒子的激发，其驱动有利于偶宇称TAE。发现低众数TAE是全局性的，需要全局治疗。非线性地，即使在标称EP密度加倍的情况下，单模模拟也会导致饱和，而EP传输可忽略不计，然而多模模拟预测，在标称EP密度加倍的情况下，将发生增强的饱和和显著的EP再分布。
2020-12-10 physics.plasm-ph
Energetic particles, Shafranov shift and finite $β$ effects on TAE, KBM and ITG instabilities in global electromagnetic gyrokinetic simulations
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Université de Lorraine（洛林大学）；De Vinci Higher Education（德文奇高等教育）；University of Warwick（华威大学）
本文研究了强动能梯度和小比例的融合生高能粒子对等离子体稳定性的影响，通过全球gyrokinetic代码ORB5分析了Alfvén特征模、离子温度梯度模和动能气球模的线性和非线性稳定性，探讨了Shafranov位移和有限β效应的作用。
2026-09-07 physics.plasm-ph
Kinetic instabilities that limit β in the edge of a tokamak plasma: a picture of an H-mode pedestal
利用巨磁球形托卡马克（MAST）重建的等离子体平衡具有足够的分辨率来捕捉等离子体在边缘局域模（ELM）之间的短时间内的演化。紧接着ELM之后，压力P和密度ne的陡梯度在分界线附近形成了裂缝，然后它们扩展到核心。本地陀螺动力学分析的ELM周期揭示了占主导地位的微观不稳定性在垂直波长的离子拉莫尔半径的顺序。这些是基座中的动力学气球模式（KBM）和靠近基座顶部的核心中的微撕裂模式（MTM）。不断发展的增长率谱，支持使用人工局部平衡扫描的陀螺动力学分析，提出了一个新的物理图片的形成和逮捕这个基座。
2012-05-14 physics.plasm-ph
Plasmoid formation via competing lower-hybrid drift and Kelvin-Helmholtz instabilities: A hybrid kinetic-gyrokinetic simulation study
Max-Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究通过混合动能-gyrokinetic模拟揭示了低混漂移不稳定性与Kelvin-Helmholtz不稳定性在等离子体体形成中的竞争作用，表明低混漂移不稳定性可作为种子和调节器，影响等离子体体生成不稳定性。
2026-01-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the mutual effect of ion temperature gradient instabilities and impurity peaking in the reversed field pinch
在反场箍缩装置RFX-mod中，考虑了杂质的存在对离子温度梯度（ITG）不稳定性和湍流的回旋动力学计算的影响。该装置通常表现出中空的碳/氧分布，在外芯区域达到峰值。我们描述了杂质在ITG模式不稳定中的作用，并分析了ITG湍流是否与它们的实验梯度相容。
2011-10-21 physics.plasm-ph
On the importance of parallel magnetic-field fluctuations for electromagnetic instabilities in STEP
本文针对STEP托卡马克等离子体，通过回旋动理学模拟研究平行磁场涨落对电磁不稳定性的影响，分析MHD近似的适用性及局限性，明确大输运状态的成因并非仅源于δB∥物理。
2024-05-20 physics.plasm-ph
Development of a gyrokinetic-MHD energetic particle simulation code Part I: MHD version
开发了基于初值方法的MHD代码GMEC_I，用于模拟托卡马克等离子体物理，作为回旋动理学-MHD高能粒子模拟代码系列的基础，并通过基准测试验证了其有效性。
2024-02-14 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Gyrokinetic Field Theory as a Gauge Transform or: gyrokinetic theory without Lie transforms
该论文提出陀螺动力学理论应视为低频规范变换而非粒子轨道处理，通过在拉格朗日量中变换保持能量与动量守恒，为全f电磁陀螺动力学计算提供基础。
2024-05-28 physics.plasm-ph
Electromagnetic pressure-gradient-driven instabilities with moderate high mode numbers in tokamak plasmas
Max Planck Institute for Plasma Physics, IPP（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（CIEMAT国家聚变实验室）
该研究用EUTERPE代码分析托卡马克中等离子体压强梯度驱动的不稳定性，发现ITG与KBM的转变依赖平衡一致性，且非MHD贡献在特定条件下影响稳定性，为托卡马克不稳定性研究提供了新的参考。
2026-08-31 physics.plasm-ph
Gyrokinetic theory of slab universal modes and the non-existence of the Gradient Drift Coupling (GDC) instability
本文用局部近似法分析了无碰撞平板几何的回转运动线性稳定性。我们专注于$k_\parallel=0$普遍（或熵）模式驱动的等离子体梯度在小和大等离子体$k_\parallel=0$。这些是小尺度非MHD不稳定性，增长率通常在$k_\perpρ_i\sim 1$附近达到峰值，在长波长$k_\perp\to 0$极限处消失。这项工作还讨论了被称为梯度漂移耦合（GDC）的不稳定性，以前在gyrokinetic文献中报道的模式，它有一个有限的增长率$γ= \sqrt{β/[2(1+β)]} C_s/|L_p|$与$C_s^2=p_0/ρ_0$的$k_\perp\to 0$和普遍不稳定的$1/L_p\neq 0$。我们表明，GDC不稳定性是一个虚假的，非物理的人工制品，错误地出现由于未能尊重总平衡压力平衡$p_0+B_0^2/(8π)=\text{constant}$，这使得假设$B_0'=0$不一致，如果$p_0'\neq 0$。
2018-04-03 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
Gyrokinetic global simulation of Alfvenic ion temperature gradient mode in reversed magnetic shear
Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；Institute for Fusion Theory and Simulation, Zhejiang University（浙江大学聚变理论与模拟研究所）
使用陀动理学粒子-网格模拟系统研究了反向磁剪切磁约束聚变等离子体中由温度梯度驱动的电磁不稳定性，识别出一种弱剪切阿尔芬离子温度梯度模（WSAITG），并发现其由通行粒子共振驱动。
2026-05-29 physics.plasm-ph
Evidence of "Two Plasmon" decay of energetic particle induced geodesic acoustic mode
利用非线性回旋动力学理论研究了LHD实验中观测到的高能粒子诱导测地声学模（EGAM）的二次低频模产生。研究发现，在低碰撞等离子体中，EGAM频率可以显著高于局域测地声学模（GAM）频率，并且当其频率接近两倍GAM频率时，EGAM可以衰减为两个GAM，其衰减过程类似于著名的双等离子体振子衰减不稳定性.本文还讨论了这一过程发生的条件。
2021-03-17 physics.plasm-ph
Influence of the density gradient on turbulent heat transport at ion-scales: an inter-machine study with the gyrokinetic code stella
本研究利用stella代码对多种仿星器和托卡马克开展多装置模拟，发现密度梯度对不同装置离子热输运的影响存在差异，并揭示了各装置中主导的微观不稳定性类型，为聚变堆湍动热输运控制提供参考。
2024-04-15 physics.plasm-ph
Complex structure of turbulence across the ASDEX Upgrade pedestal
H模湍流输运机制的理论研究是一个巨大的科学和数值挑战。在这项研究中，我们解决了这一挑战的全球性，非线性gyrokinetic模拟的一个完整的基座的分界线，支持gyrokinetic不稳定性的详细表征，从里面的基座顶部基座中心和脚。我们目前ASDEX升级基座模拟使用的gyrokinetic，欧拉，delta-f代码基因（genecode.org），使稳定的全球模拟实验等离子体β值的升级版本。湍流传输被发现表现出多通道，多尺度字符整个基座与占主导地位的贡献过渡从离子尺度的陷阱电子模式（TEM）/微撕裂模式（MTM）在基座顶部的电子尺度电子温度梯度模式（ETG）在陡峭的梯度区域。因此，湍流电子热通量的变化从离子到电子尺度和离子热通量减少到几乎新古典的值在基座中心。ExB剪切被发现在所有通道（电子，离子，静电，电磁）和磁剪切和压力梯度的相互作用强烈降低热通量水平被发现局部稳定离子尺度不稳定性。
2023-03-19 physics.plasm-ph
Electromagnetic turbulence suppression by energetic particle driven modes
近年来，在大量的磁约束实验和相应的回旋动力学模拟中，已经报道了高能粒子存在下等离子体湍流的强烈减少。虽然与燃烧等离子体的性能预测高度相关，但到目前为止，对这种主要非线性效应的解释仍然难以捉摸。一个彻底的分析发现，线性边缘稳定的高能粒子驱动模式被激发非线性，消耗湍流的能量含量，并作为一个额外的催化剂的能量转移到带状模式（占主导地位的湍流饱和通道）。相应的签名被发现在一些不同的JET和ASDEX升级放电与减少运输水平归因于高能离子效应的模拟。
2018-12-10 physics.plasm-ph
On Zero Frequency Zonal Flow and Second Harmonic Generation by Finite Amplitude Energetic Particle Induced Geodesic Acoustic Mode
利用非线性回旋动力学理论研究了有限振幅高能粒子感生测地声学模（EGAM）的非线性自相互作用。结果表明，有限振幅EGAM可以驱动零频纬向流（ZFZF）和二次谐波，高能粒子（EPs）通过有限轨道宽度效应在非线性耦合中起主导作用.对于ZFZF，EPs对EGAM非线性自耦合的影响占主导地位的热等离子体也存在，而二次谐波产生只能通过有限振幅耦合通过EPs。我们的研究结果可能会提高稳定纬向模式的理解，因此，漂移波湍流。
2017-03-05 physics.plasm-ph
Global Linear and Nonlinear Gyrokinetic Simulations of Tearing Modes
本文修改全局回旋动理学代码Gene以模拟MST反场箍缩中的撕裂模，通过线性与非线性模拟揭示其饱和机制源于模式耦合和能量转移，为研究撕裂模与微观湍流相互作用奠定基础。
2023-10-12 physics.plasm-ph
Ion temperature and density gradient driven instabilities and turbulence in Wendelstein 7-X close to the stability threshold
研究 Wendelstein 7-X 仿星器中接近临界稳定性的离子温度梯度（ITG）不稳定性及湍流，发现普适不稳定性主导输运，且磁剪切对湍流有稳定作用。
2024-07-24 physics.plasm-ph
Saturation of fishbone instability by self-generated zonal flows in tokamak plasmas
本研究通过回旋动力学模拟揭示DIII-D中自生带状流主导鱼骨不稳定性非线性饱和，并定量解释实验观测，同时预测ITER中鱼骨导致的高能粒子再分布较弱。
2024-01-22 physics.plasm-ph
Locality properties of the free energy fluxes in gyrokinetic turbulence
利用三维流管几何结构中单离子等离子体的数值模拟，研究了离子温度梯度不稳定性驱动的回旋运动（GK）湍流中非线性相互作用的性质.要占的水平之间存在的分离的尺度参与一个充满活力的相互作用，自由能尺度通量的本地化程度进行了分析，采用Kraichnan的红外（IR）和紫外局域性功能。由于GK湍流的非平凡耗散性质，局部指数的渐近水平，指示一个普遍的动力学制度GK的，没有恢复和加重的非本地行为的IR相互作用，而不是发现，尽管观察到的本地能量级联。
2012-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Effects of energetic particles on zonal flow generation by toroidal Alfven eigenmode
利用非线性回旋动力学理论研究了高能粒子驱动环形Alfven本征模产生带状流的问题。结果表明，由于热等离子体的非线性响应，非线性共振EP贡献超过了通常的雷诺应力和麦克斯韦应力。在TAE的线性生长阶段，ZF可以被强制驱动，其生长速率是TAE生长速率的两倍。ZF的产生机制被证明是与共振EP非线性引起的极化。生成的ZF具有通常的中尺度和微尺度的径向结构。这种强制驱动ZF的TAE的非线性动力学的可能后果进行了讨论。
2016-06-15 physics.plasm-ph
