Nonlinear saturation of reversed shear Alfven eigenmode via high-frequency quasi-mode generation
本文提出反剪切阿尔芬本征模通过非线性耦合产生高频准模并受连续谱阻尼而实现饱和的机制，并给出非线性阻尼率估计，证明其适用于反应堆参数区域。
2024-06-09 physics.plasm-ph
Core localized alpha-channeling via low frequency Alfven mode generation in reversed shear scenarios
提出了一种新的托卡马克堆芯等离子体燃料离子加热通道，并用非线性回旋动力学理论进行了分析。该通道是通过反向剪切阿尔芬本征模（RSAE）自发衰减为低频阿尔芬模式（LFAM），然后通过无碰撞离子朗道阻尼加热燃料离子。研究了RSAE自发衰变的条件，导出了RSAE的饱和能级和由此产生的燃料离子加热率。该通道预计将是至关重要的未来反应堆下运行的反向剪切配置，其中融合α粒子产生的托卡马克核心的磁剪切通常是反向的，并有一个密集的RSAE频谱由于小α粒子的特征无量纲轨道。
2022-04-13 physics.plasm-ph
On How Zonal Fields Suppress Reversed Shear Alfvén Eigenmode in Tokamak Plasmas
Southwestern Institute of Physics（西南核物理与化学研究所）；Center for Nonlinear Plasma Science and C.R. ENEA Frascati（非线性等离子体科学中心及ENEA弗拉斯卡蒂研究中心）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Institute for Fusion Theory and Simulation and School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院聚变理论与模拟研究所）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）
研究通过非线性模拟和理论分析揭示了zonal电流通过频率拍频抑制反剪切阿尔芬模的机制，并验证了理论与模拟的一致性。
2025-12-10 physics.plasm-ph
Shear Alfvén Waves in Chaotic Magnetic Fields
Mathematical Sciences Institute, The Australian National University（澳大利亚国立大学数学科学研究所）；School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学科学学院）
研究通过二次最小化通量表面方法，在混沌磁场中计算Shear Alfvén波谱，揭示扰动强度对波特性的影响及通量表面完整性对解的影响。
2025-11-26 physics.plasm-ph
An extended hybrid magnetohydrodynamics gyrokinetic model for numerical simulation of shear Alfvén waves in burning plasmas
采用广义鱼骨色散关系的理论框架，扩展的混合磁流体动力学陀螺动力学模拟模型已被推导出解析考虑热离子的可压缩性和抗磁效应，除了高能粒子的动力学行为。扩展模型已被用于实现扩展版本的混合磁流体动力学回旋动力学代码（XHMGC），以研究热离子动力学效应的高能粒子驱动的Alfvénic模式，如动力学β诱导的Alfvén本征模在托卡马克聚变等离子体。
2010-12-24 physics.plasm-ph
Core localized alpha-channeling via low frequency Alfven mode generation in reversed shear scenarios
本文提出一种托卡马克芯部燃料离子加热新机制，即反剪切阿尔芬本征模自发衰变为低频阿尔芬模并通过朗道阻尼加热离子，推导了相关条件与加热率，对未来反剪切聚变堆具有重要意义。
2023-07-10 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
Shear Alfvenic Waves in Electron-Positron Plasma: Analysis of Solitary Wave Properties and Numerical Validation
本文利用约化摄动法和导数非线性薛定谔方程研究了电子-正电子等离子体中剪切阿尔芬波的孤立波特性，发现驼峰型孤立波，并通过有限差分法数值验证了精确解的一致性。
2024-01-13 physics.plasm-ph
Kinetic Alfvén wave generation by velocity shear in collisionless plasmas
本文利用二维混合Vlasov-Maxwell（HVM）模拟方法研究了线偏振长波长Alfvén波在无碰撞磁化等离子体中的演化.未扰动的剪切流已经由HVM方程组的精确解表示（Malara { \it et al.}，E97，053212），这避免了由非平稳初始状态引起的并且不可避免地影响系统动态的寄生振荡。我们考虑了小振幅和中等振幅阿尔文波的演化，以便将线性波-剪切流耦合与动力学效应分开，后者与较大的波幅更相关。相混合产生的剪切流修改初始扰动，导致形成小尺度的横向波动的尺度与质子惯性长度。通过分析剪切区扰动的偏振和群速度，我们将其识别为动力学阿尔文波（KAWs）。在中等振幅运行，动力学效应扭曲的质子分布函数在剪切区。这导致形成质子束，以阿尔文速度并平行于磁场。这样一个特征，由于与KAWs相关的平行电场，与太阳风观测到的超热离子的种群相比是积极的，这表明它可能与离子尺度KAW-like波动的存在有关。
2020-03-20 physics.plasm-ph
Comment on "Electromagnetic Global Gyrokinetic Simulation of Shear Alfven Wave Dynamics in Tokamak Plasmas" [Phys. Plasmas 14, 042503 (2007)]
这一评论澄清了最近发表的一篇文章[Phys.Plasmas 14，042503（2007）]中的研究与其他先前的出版物的关系，这些出版物解决了在回旋运动模拟中包含电磁和漂移动力学电子物理学，提出了与在具有磁剪切的系统中包含动力学电子有关的问题，并且讨论了在面对其中描述的算法的一般适用性的重要限制时的替代方案。
2007-10-26 physics.plasm-ph
Effect of In-Plane Shear Flow on the Magnetic Island Coalescence Instability
采用二维粘阻约化磁流体动力学（VR-RMHD）模型，研究了存在面内平行剪切流时磁岛的合并问题。扩展了Waelbroeck等人[33]和Throumoulopoulos等人[34]在Fadeev平衡的亚Alfvénic流剪切区中的分析工作，首次对超Alfvénic区进行了数值研究。广泛的剪切流振幅和剪切尺度长度的值已被认为是了解亚Alfvénic和超Alfvénic流动的聚结不稳定性及其非线性命运的影响。我们发现，流动剪切长度尺度大于磁岛的大小，最大重联率单调下降，从亚阿尔夫文尼克到超阿尔夫文尼克流速。对于尺度长度小于岛的大小，重联率下降到一个临界值$v_{0c}$，超过该值，剪切流被发现不稳定的岛屿。v0 c的值随着剪切流长度尺度值的减小而减小。有趣的是，我们的参数范围内，我们发现抑制的Kelvin-Helmholtz超Alfvénic流的不稳定性，即使当剪切尺度长度小于岛的宽度。速度流线的观测表明，在强剪切流的情况下，岛内的等离子体循环具有稳定的影响。等离子体循环也被发现是负责上游速度的降低，导致较少的堆积磁通量的两侧的重联片。
2021-10-13 physics.plasm-ph
Shear Alfven wave continuous spectrum within magnetic islands
本文计算了磁岛分界线内剪切阿尔芬波连续谱的径向结构。几何效应由于磁通表面的截面的非圆性被保留到所有的订单。另一方面，我们只保留曲率效应对连续谱的低频部分中的β诱导能隙负责。模式与不同的螺旋度的磁岛被认为是。主要结果是，磁岛内部存在与托卡马克等离子体非常相似的连续谱，可以定义广义安全因子q，并形成宽的频率间隙，类似于托卡马克中椭圆度引起的Alfven本征模间隙。该间隙的存在是由于岛截面的强偏心率。这种差距的存在的重要性是公认的潜在托管磁岛诱导阿尔芬本征模（MiAE）。由于剪切阿尔芬波连续体的磁岛大小的频率依赖性，利用MiAE频率定标作为一种新的磁岛诊断的可能性进行了讨论。
2010-09-23 physics.plasm-ph
The shear Alfvén continuum of quasisymmetric stellarators
本文通过近轴模型和简并微扰理论建立了准对称仿星器中剪切阿尔芬连续谱的理论框架，揭示了三维谱隙相互作用，并据此优化准螺旋构型以避免高频谱隙，为仿星器设计引入阿尔芬稳定性约束。
2025-05-26 physics.plasm-ph
On the polarization of shear Alfvén and acoustic continuous spectra in toroidal plasmas
本文采用了ESCCON程序来描述环形聚变等离子体中剪切Alfvén谱和连续谱的特征。ESTCON代码采用[Phys. of Plasmas \textbf{26}（8），082502（2019）]中讨论的局部Floquet分析，用于计算一般环形几何结构中连续光谱的全局结构。作为特殊的应用，参考平衡的偏滤器托卡马克测试和ASDEX升级等离子体被认为是。特别是，我们说明了模式极化的重要性，认识到在理想的MHD极限的连续光谱的各个分支的物理相关性。我们还分析了等离子体压缩效应和慢声近似的有效性。
2020-04-27 physics.plasm-ph
Resonant Excitation of Shear Alfvén Perturbations by Trapped Energetic Ions in a Tokamak
本文导出了离子回旋共振加热加速高能粒子对高n阿尔文模共振驱动的一个新的解析表达式。这种推导包括有限轨道效应，并且形式主义是完全非微扰的。高n极限被用来计算复杂的粒子响应积分沿轨道明确。这个新的理论被应用到向下扫描阿尔芬级联准模式完成这些模式的理论，并作出可检验的预测。这些预测被认为是一致的实验上进行的联合欧洲环[P。H。反驳和B. E. Keen，Fusion Technol.11，13（1987）]。
2009-11-04 physics.plasm-ph
2D continuous spectrum of shear Alfven waves in the presence of a magnetic island
本文计算了磁岛存在时托卡马克等离子体中剪切阿尔芬模连续谱的径向结构。模式与磁岛相同的螺旋度被认为是在一个平板模型近似。在这个框架中，通过坐标的适当旋转，问题减少到2维。由于通量表面的截面的形状的几何效应被保留到所有阶。另一方面，我们只保留曲率效应在连续谱的低频部分中对β诱导能隙负责。在磁岛的O点处发现了新的连续谱聚集点。β诱导阿尔芬本征模（BAE）的连续积累点被发现位于分界线通量表面。最显著的结果是BAE连续谱聚点频率的非线性修正。
2010-09-08 physics.plasm-ph
The shear Alfvén continuum with a magnetic island chain in tokamak plasmas
用理想磁流体力学（MHD）理论研究了单岛链托卡马克的剪切阿尔文连续谱。我们已经考虑到环形几何形状和环形模式耦合的岛屿被认为是一个高度成形的仿星器。由于其极轴和环轴的不对称性，各种新的频率间隙在岛内部打开，例如螺旋诱导的阿尔文本征模（MAE）间隙和螺旋诱导的阿尔文本征模（HAE）间隙。我们已经表明，MAE间隙作为外环形阿尔文本征模（TAE）间隙到岛的延续。然而，随着岛屿的增长，合并的TAE/MAE间隙变得越来越窄，只剩下其原始宽度的一半，中等岛屿大小高达小半径的3.2%。此外，二维本征函数的连续模式的下尖端的MAE间隙现在有高度本地化的结构周围的岛屿的长轴，相反，通常的振荡的全球解决方案发现没有或低水平的环形不对称性-一个迹象表明的连续谱变得离散和密集。这些结果的频率，模式结构和连续阻尼的全球TAE驻留在间隙的影响。
2022-11-22 physics.plasm-ph
Control of gradient-driven instabilities using shear Alfvén beat waves
提出了一种通过与实验室等离子体中Alfvén波的非线性相互作用来操纵和控制梯度驱动不稳定性的新技术。在大型等离子体装置（LAPD）中产生了一个窄场取向的密度耗尽，导致在耗尽的外围产生相干的不稳定波动。两个独立的动力学阿尔文波在不同的频率下沿着耗尽发射，在原始不稳定性的频率或附近产生非线性拍波响应。当拍波具有足够的振幅时，原始的不稳定模式被抑制，仅留下不同频率下的拍波响应，通常在较低的振幅下。
2010-07-14 physics.plasm-ph
Shear Alfvén and acoustic continuum in general axisymmetric toroidal geometry
在理想磁流体动力学极限下，在一般几何的气球空间中，引入并求解了描述沿磁场线传播的剪切Alfvén波和离子声波的连续谱的方程。这种方法与Chu等人（1992）[Phys.Fluids B 4，3713（1992）]的早期分析是等价的，但在气球空间中的现有公式可以很容易地将其扩展到包括回转运动和三维平衡效应。特别是，在Chen和Zonca 2017 [Phys. Plasmas 24，072511（2017）]之后，采用MHD极限来说明简单情况下的一般方法，并在Floquet和Hill方程理论的框架内求解方程。剪切阿尔文和离子声波连续结构的广义等离子体惯性在一般的鱼骨状色散关系的连接也被说明和讨论。作为应用，计算了偏滤器托卡马克实验装置参考平衡的连续频谱。的结果进行了比较，所获得的MARS代码采用标准的方法，表现出良好的协议。
2019-09-06 physics.plasm-ph
Nonlinear dynamics of Shear Alfvén fluctuations in Divertor Tokamak Test facility plasmas
在分析了偏滤器托卡马克装置（DTT）等离子体中高能粒子（EPs）激发的剪切阿尔文涨落的线性谱之后[T. Wang等，等离子体25，062509（2018）]，在这项工作中，通过混合磁流体动力学-陀螺动力学模拟研究了相应模式饱和和波动诱导的EP传输的非线性动力学。对于DTT等离子体中心区由磁俘获EP旋进共振驱动的反向剪切Alfvén本征模，其饱和主要是由于共振俘获EP的径向退耦。与波-EP共振结构一致，EP传输以与模式宽度相似的尺度发生。另一方面，通过EP运输的详细分析了环形Alfvén本征模的外芯区域，模式驱动从通过和捕获的EP。结果表明，通过EP的经验只有弱的再分布在弱不稳定的情况下，和运输延伸到中尺度扩散的强不稳定的情况下，由于轨道随机性引起的共振重叠。这里，弱/强不稳定区域由共振重叠的奇里科夫条件确定。这项工作进一步阐明了丰富多样的非线性EP动力学燃烧等离子体的研究，以及DTT的能力，以解决这些关键的物理。
2018-10-12 physics.plasm-ph
Dynamics of reversed shear Alfvén eigenmode and energetic particles during current ramp-up
利用混合MHD-回旋动力学程序模拟研究了常规托卡马克装置中等离子体电流上升过程中高能粒子强驱动的扫频反向剪切Alfvén本征模（RSAE）的动力学行为。考虑了一系列代表长时间尺度MHD平衡演化的时间片的弱反向剪切平衡，详细分析了短时间尺度上的自洽RSAE-EP共振相互作用。线性和非线性RSAE动态被证明是受非微扰效应的EP通过最大化波EP功率传输。在线性阶段，EP诱导出明显的模式结构和频移;同时，由于弱的磁剪切，RSAE通过与共振EP的径向解耦达到饱和，并引起全局EP对流输运和非绝热频率啁啾。相空间波-EP相互作用的时空尺度由相互作用的垂直波长和波粒俘获时间表征。模拟提供的见解一般以及具体功能的RSAE光谱和EP运输从实验观察，并说明了基本的物理波EP共振相互作用与磁几何形状，等离子体的非均匀性和非微扰EP的相互作用。
2020-06-25 physics.plasm-ph
Microtearing Thresholds and Second-Stable Ballooning in the DIII-D Pedestal: Reduced Modeling and Core-Edge Implications
Oden Institute, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校奥登研究所）
通过研究DIII-D装置中三种放电的42个踏板平衡，探讨踏板稳定性及其对结构和约束的影响。微撕裂模式和动能膨胀模式是主要离子尺度不稳定性，其阈值行为和运输特性对核心-边缘耦合有重要影响。
2026-03-24 physics.plasm-ph
Resonance frequency broadening of wave-particle interaction in tokamaks due to Alfvénic eigenmode
我们使用指导中心代码ORBIT来研究共振的加宽以及共振频率加宽宽度$ΔΩ$对波-粒子相互作用的非线性粒子捕获频率$ω_b$的参数依赖性，具体示例使用现实平衡DIII-D shot 159243（Collins等人，2016 Phys. Rev. Lett. 116 095001）。当模式振幅较小时，共振附近的高能粒子动力学的钟摆近似被发现是适用的，并且共振频率宽度与深陷反弹频率之比$ΔΩ/ω_b$等于4，正如理论预测的那样。第一次在实际不稳定条件下证明了这一系数4。结果表明，随着模振幅的增大，非线性摆近似的波粒相互作用被打破，系数$a=ΔΩ/ω_b$逐渐减小。
2017-11-17 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
Enabling Integrated AI Control on DIII-D: A Control System Design with State-of-the-art Experiments
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）；National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology（量子放射线科学和技术综合研究所）
本文设计并应用了机器学习预测与控制通用算法PACMAN于DIII-D装置，部署端到端架构并完成多个成功ML控制实验，还提出实时机器学习控制器设计的指导原则，助力实现传统控制器失效的先进等离子体运行模式。
2025-11-11 cs.SY eess.SY physics.plasm-ph
Alfvenic Ion Temperature Gradient Activities in a Weak Magnetic Shear Plasma
我们报道了HL-2A欧姆等离子体中阿尔文离子温度梯度（AITG）模式的第一个实验证据。在高密度欧姆状态下，通过各种诊断检测具有$f=15-40$ kHz和$n=3-6$的一组振荡。它们出现在具有峰值密度分布和弱磁剪切的等离子体中，这表明相应的不稳定性是由压力梯度激发的。波动谱图的时间轨迹可以是频率阶梯，在不同的时间激发不同的模式，或多种模式可以同时共存。利用扩展的广义鱼骨色散关系（GFLDR-E）进行的理论分析表明，模式频率与离子抗磁漂移频率和$η_i$成比例，且位于KBM-AITG-BAE频率范围内.在低气压梯度区，当磁剪切很小时，AITG模最不稳定。AITG/KBM方程的数值解也说明了为什么AITG模式在弱剪切和低压梯度下是不稳定的。值得强调的是，这些不稳定性可能与弱磁剪切的内部输运势垒（ITB）和H模基座物理有关。
2016-11-17 physics.plasm-ph
Kinetic heating by Alfvén waves in magnetic shears
利用第一性原理动力学模拟，我们证明了在非均匀背景中传播的大尺度Alfvén波（AW）衰减为动力学Alfvén波（KAWs），触发离子和电子的相互作用。我们证明了这两个物种可以获得不等量的初始AW能量，经历差分加热。在衰变过程中，由KAWs携带的电场在粒子VDFs中产生非麦克斯韦特征，根据空间观测。我们目前的过程只需要一个大规模的AW与磁剪切的相互作用，可能是相关的几个天体物理和实验室等离子体。
2021-12-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Characterization of NBI-driven shear Alfvén waves in the TJ-II stellarator using Mirnov probes and electrostatic potential fluctuation measurements
首次实验测量TJ-II仿星器中剪切阿尔芬波的环向模数，通过改变磁位形和旋转变换剖面研究NBI驱动模式，结合Mirnov探针阵列、重离子束探针表征模式结构，建立数据库助力理论验证。
2025-09-23 physics.plasm-ph
Arbitrary amplitude inertial Alfven waves in homogeneous magnetized electron-positron-ion plasmas
本文给出了理想电子-正电子-离子（e-p-i）等离子体中惯性或慢剪切阿尔芬波（SSAW）的非线性方程组。利用Sagdeev势方法，得到了多组分等离子体中任意振幅SSAW的解析解。为了说明问题，还给出了几种不同情况下的数值解。发现SSAW的电子密度凹陷形成于超阿尔文区。在电子-离子等离子体中，非线性剪切阿尔芬波的振幅和宽度随着正电子浓度的增加而减小。孤子的宽度还取决于在e-i和e-p-i等离子体中微扰的传播方向。
2004-09-03 physics.plasm-ph
Characterization of mesoscopic turbulent transport events with long-radial-range correlation in DIII-D H-mode plasmas
本文通过DIII-D碰撞率扫描、多普勒背向散射测量与CGYRO模拟，表征高碰撞率H模中由ETG模驱动且受E_r×B剪切影响的LRRC湍流输运事件，并解释能量约束退化。
2023-02-28 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
Comparison of edge turbulence characteristics between DIII-D and C-Mod simulations with XGC1
边缘区域发生的物理过程对托卡马克的运行至关重要，因为它们控制着热等离子体与容器壁的相互作用。用最先进的代码对边缘进行数值模拟，试图阐明控制SOL区域物理设置的新古典漂移、湍流、极向流和平行流之间的相互作用。在这里，我们提出了后处理分析的模拟从陀螺动力学代码XGC 1，比较边缘湍流特性从模拟的DIII-D对一个C-国防部。我们发现，平衡$E \times B$通量的分界线有一个类似的极向模式，在这两个放电可以解释的磁漂移和被困离子漂移。然而，注意到碰撞性发挥了重要作用，因为它可以防止局部电荷积累具有全局效应在C-Mod。在这两种情况下，湍流电子热通量高于离子的。这似乎是托卡马克边缘的一个普遍特征。我们确定在这两个模拟的主导模式的湍流频率和增长率。在C-Mod中，这些数字指向漂移波的存在。在DIII-D中，Gene的线性模拟揭示了一个被捕获的电子模式。此外，我们提出的振幅和大小分布的斑点从两个模拟。振幅分布与实验观测结果定性一致，而尺寸分布与大多数斑点未连接到偏滤器板的事实一致，并表明它们是由湍流模式的剪切产生的。
2020-03-25 physics.plasm-ph
Longitudinal Plasma Motions Generated by Shear Alfvén Waves in Plasma with Thermal Misbalance
压缩等离子体扰动可能导致等离子体加热和冷却过程之间的热不平衡。这种不平衡显著影响压缩波的色散特性，在扰动和等离子体之间提供反馈。阿尔文波可以引起等离子体的纵向（压缩）运动。在本研究中，我们分析了由剪切阿尔文波引起的纵向等离子体运动引起的热不平衡的影响。我们表明，热不平衡导致出现指数体流，这本身修改阿尔文诱导等离子体运动。在正弦阿尔文波的情况下，我们显示如何诱导纵向运动的振幅和相移增益依赖于阿尔文波的频率，同时阐明其功能。这一特点已被研究分析应用于日冕条件。我们还考虑了纵向等离子体运动的剪切正弦阿尔文波诱导的数值方法的演变，然后比较所获得的结果与我们提出的分析预测，以证明在本研究中所考虑的模型。
2021-06-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Complex space Newton-Raphson solution of the dispersion relation of low frequency Alfven waves in fusion plasmas
利用复空间中的Newton-Raphson方法数值求解了聚变等离子体中低频剪切Alfven波的超越色散关系。该方程显示了几个物理上相关的吸引域。该方法是有效的，快速求解该方程，与非常小的部分的非收敛点。
2021-11-07 physics.plasm-ph
On shear Alfvén wave-induced energetic ion transport in optimized stellarators
Columbia University（哥伦比亚大学）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Cornell University（康奈尔大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究剪切阿尔文波在优化双极星形装置中诱导高能离子输运及即时损失机制。
2026-03-03 physics.plasm-ph
Suppression of the collisionless tearing mode by flow shear: implications for reconnection onset in the Alfvénic solar wind
本文分析强剪切流对无碰撞撕裂模的抑制效应，发现阿尔芬速度剪切流可完全稳定该模，并改变其标度行为，从而解释帕克太阳探测器观测到的近太阳阿尔芬太阳风中重联事件稀少。
2025-08-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Calculation of continuum damping of Alfvén eigenmodes in 2D and 3D cases
在理想磁流体力学中，剪切阿尔文本征模由于与剪切阿尔文连续体的共振相互作用而可能经历无耗散阻尼。这种连续阻尼可以对剪切阿尔文本征模的整体增长/衰减率做出显着贡献，从而影响快速离子传输。计算连续介质阻尼的一种方法是在复平面上的适当轮廓上求解MHD本征值问题，从而满足因果关系条件。这种方法可以实现在三维理想MHD代码使用Galerkin方法。可以将解析函数拟合到平衡量的数值数据，以确定这些量沿复杂轮廓的值。这种方法需要的分辨率比电阻率为零时计算阻尼的现有技术更低，因此计算效率更高。将复轮廓法应用于三维有限元理想磁流体程序CKA。本文讨论了应用复围道法计算托卡马克装置以及Torsatron、W7 X和H1-NF仿星器中整体模的连续阻尼。据作者所知，这些仿星器计算代表了全三维平衡中本征模连续阻尼的第一次计算。连续阻尼的全球模式在W7 X和H1-NF仿星器配置的调查被发现敏感地依赖于众多的极向和环向谐波的耦合。
2015-07-08 physics.plasm-ph
Mode structure symmetry breaking of reversed shear Alfvén eigenmodes and its impact on the generation of parallel velocity asymmetries in energetic particle distribution
本文采用陀螺动力学本征值程序LIGKA、漂移动力学/磁流体混合程序HMGC和陀螺动力学全f程序TRIMEG-GKX研究了反向剪切Alfvén本征模（RSAE）的模态结构细节。使用ASDEX升级等离子体的参数，进行基准与三种不同的物理模型的RSAE没有和高能粒子（EP）。合理的协议已被发现的模式频率和增长率。当包含EP时，由于EP的非微扰效应，观察到模式结构对称性破缺（MSSB）。研究发现，MSSB性质具有有限的径向波相速度特征，线性模式结构可以用具有复参数$σ$和$s_0$的解析复高斯表达式$A(s)=e^{- σ(s-s_0)^2}$很好地描述，其中$s$是归一化的径向坐标。当EP驱动从$q_{min}$的一侧移动到另一侧时，模式结构以相反的方式失真，具体地，产生具有相反符号的非零平均径向波数$\langle k_s\rangle$。用初始EP密度分布和相应的模式结构作为HAGIS程序的输入，研究了EP输运。由于平均径向波数$\langle k_s\rangle$的不同值，对应于EP驱动远离$q_{min}$的不同初始EP密度分布，EP的平行速度在相反方向上产生。
2021-07-14 physics.plasm-ph
Effects of quantum statistical pressure and exchange correlation on the low frequency electromagnetic waves in degenerate Fermi-Dirac pair-ion plasma
利用量子磁流体力学模型研究了量子电子-正电子-离子磁等离子体中低频、长波长的电磁波，即剪切阿尔芬波。在这个模型中，我们考虑了电子和正电子被磁化和简并，而离子被磁化和经典。我们还考虑了完全出现在电子和正电子动力学方程中的交换关联项的影响。整个处理过程采用多流体模型。我们的目的是研究剪切阿尔文波在上述等离子体系统中的传播。为此，我们导出了剪切Alfvén波的修正色散关系。结果与地球实验室天体物理学有关。
2017-09-23 physics.plasm-ph
Mode Converting Alfvén Waves from Magnetic Reconnection Enhancing the Energy Source for the Aurora Borealis
以往的研究表明，在磁重联过程中产生的霍尔磁场结构被动力学阿尔文波（KAW）带走。在这里，我们应用一个动力学模拟与离子/电子质量比接近其自然值，并发现大大降低阻尼率允许KAW转换成剪切阿尔文波（SAW）。对于磁尾重联，这些SAW提供了波能的有效传输，增强了北极光的能量输入，其数量级高于先前的估计。
2020-04-24 physics.plasm-ph
Nature and dynamics of overreflection of Alfven waves in MHD shear flows
我们的目标是获得新的见解，在磁流体不均匀/剪切流波过反射现象的物理改变现有的趋势/现象研究的方法。所进行的分析允许彼此分离不同的物理过程，掌握它们的相互作用，并通过这种方式，构建不可压缩MHD流中的过反射的基本物理与线性剪切的平均速度，${\bf U}_0=(Sy,0,0)$，其中包含两种不同类型的Alfv ${\rm \acute{e}}$ n波。当沿$Z$轴的波数等于零时，这些波被简化为伪和剪切Alfv ${\rm \acute{e}}$ n波（即，当为$k_z=0$时）。因此，为简单起见，我们将这些波标记为：P-Alfv ${\rm \acute{e}}$ n和S-Alfv ${\rm \acute{e}}$ n波（P-AW和S-AW）。我们证明：（1）反向传播波的线性耦合决定了过反射;（2）反向传播的P-AWs相互耦合，而反向传播的S-AWs相互不耦合，而是与P-AWs非对称耦合; S-AWs不参与P-AWs的线性动力学过程;（3）S-AWs的瞬时增长比P-AWs的小，（4）线性瞬态过程在波数空间中具有高度的各向异性;（5）流向波数小的波表现出更强的瞬态增长，并变得更平衡;（6）波能的最大瞬态增长（和过反射）发生在二维情况下--展向波数为零时。最后，我们分析所描述的各向异性线性动力学的非线性后果-它们应该导致非线性级联过程的各向异性显着改变其本质，指出需要重新审视现有的概念…
2014-03-24 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Gyrokinetic GENE simulations of DIII-D near-edge L-mode plasmas
我们目前的陀螺动力学模拟的GENE代码解决的近边缘区域的L-模式等离子体在DIII-D托卡马克。在径向位置$ρ=0.80$，模拟与离子温度梯度增加$40\%$以上的标称值给出电子和离子的热通量，同时与实验一致。该梯度增加与$1.6 σ$水平下电荷交换色谱法（CER）测量的合并统计和系统不确定度$σ$一致。首次在近边缘采用真实的质量比和几何形状进行了多尺度模拟。这些多尺度模拟表明，通量匹配离子尺度模拟的高度不稳定的离子温度梯度（ITG）模式抑制电子尺度传输，使得离子尺度模拟在该位置是足够的。在径向位置$ρ=0.90$，非线性模拟显示了ITG和俘获电子模~（TEM）的混合态，这是线性模拟所没有预料到的。的非线性模拟再现总的实验热通量与列入$\mathbf{E} \times \mathbf{B}$剪切效应和增加的电子温度梯度的$\sim 23\%$。这种梯度的增加是兼容的组合统计和系统的不确定性的汤姆逊散射数据在$1.3 σ$水平。这些结果是一致的，与以前的研究结果，gyrokinetic模拟能够重现实验热通量通过改变输入参数接近他们的实验不确定性，推动验证前沿更接近边缘区域。
2019-10-28 physics.plasm-ph
Influence of collisions on trapped-electron modes in tokamaks and low-shear stellarators
本研究通过解析与模拟方法，评估碰撞对托卡马克和低剪切仿星器中俘获电子模增长率的影响，发现高碰撞率下几何依赖的稳定化及低碰撞率下多种模式混合，并识别出W7-X和HSX低波数模中碰撞诱导的通用不稳定性转变。
2024-05-24 physics.plasm-ph
Propagating torsional Alfvén waves in thermally active solar plasma
本研究的目的是揭示与热不平衡的影响，由于不平等的冷却和加热速率引起的密度和温度扰动在太阳活动区托管传播扭转或剪切阿尔文波。基于二阶细通量管近似，给出了非理想条件下与Alfvén波有关的非线性力的描述。这提供了深入了解阿尔文诱导的运动的影响，在热激活等离子体中的薄磁结构的边界。得到了描述非线性扭转Alfvén波产生纵向速度扰动和密度扰动的过程的方程，并进行了解析求解。结果表明，相移（与理想情况相比）和振幅的诱导纵向等离子体运动对母亲阿尔文波的周期是更大的剪切阿尔文波相比，扭转阿尔文波，虽然遵循相同的模式。热不平衡对诱导的速度扰动的影响的差异是由等离子体β虽然它的效果更强的剪切波。推导出对于谐波Alfvén驱动器，感生的密度扰动不受热不平衡的影响。
2022-07-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Preliminary computation of the gap eigenmode of shear Alfvén waves on LAPD
描述剪切阿尔文波（SAW）的间隙本征模及其与高能离子的相互作用对磁约束聚变的成功具有重要意义。先前的研究已经报道了在LAPD（Zhang等人，2008 Phys. Plasmas 15 012103）、线性大等离子体装置（Gekelman等人，1991 Rev. Sci.仪器62 2875）具有更容易的诊断访问和更低的成本相比，传统的融合设备，分析理论和数值间隙本征模使用理想条件（昌2014年博士论文在澳大利亚国立大学）。为了指导实验实施，本工作模型的SAW间隙本征模使用精确的LAPD参数。对以前实验的波场进行了全面的描述，揭示了以前观察到的谱隙不是全局的，而是轴向局部的结果。为了形成一个全局谱隙，必须增加磁镜的数量，并且更强的静态磁场使其更清晰。对于具有$7.74$ ~m磁滩的$B_0(z)=1.2+0.6\cos[2π(z-33.68)/3.63]$的磁场，得到了这样的谱隙。通过引入两种局域缺陷（分别对应于$E_θ(z_0)=0$和$E_θ'(z_0)=0$），在带隙内部形成了明显的奇宇称和偶宇称离散本征模。这些带隙本征模的强度随碰撞频率的增加而显著降低，这与以前的研究结果是一致的。参数扫描表明，在$B_0(z)=0.2+0.1\cos[2π(z-33.68)/3.63]$的场强下，仅用$4$磁镜就可以成功地形成这些带隙本征模，这是目前LAPD可以实现的。本文的工作为在LAPD…
2018-11-29 physics.plasm-ph
Leveling of MHD turbulence imbalance in shear flows
Abastumani Astrophysical Observatory（阿巴斯图马尼天体物理观测站）；Department of Physics, Faculty of Exact and Natural Sciences, Tbilisi State University（第比利斯国立大学精确与自然科学学院物理系）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；M. Nodia Institute of Geophysics（M.诺迪亚地球物理研究所）
本研究通过线性非模态动力学揭示了鞘流中MHD湍流不平衡的平衡机制，为理解太阳风中的湍流平衡提供了新视角。
2026-09-07 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Amplitude limits and nonlinear damping of shear-Alfvén waves in high-beta low-collisionality plasmas
这项工作扩展了Squire等人[ApJL，830 L25（2016）]，探索了自生压力各向异性对低碰撞等离子体中线性偏振剪切Alfvén波动的影响。这样的各向异性导致严格的限制，在高β等离子体中的磁扰动的幅度，在此之上的波动可以通过平行消防水龙带不稳定性本身不稳定。这导致波的频率接近零，“中断”波并停止其振荡。这些影响进行了详细探讨，在碰撞和弱碰撞“Braginskii”制度，驻波和行波。重点是简化模型在一个维度上，尺度远大于离子回旋半径。这种效应对在许多天体物理等离子体中普遍存在的高β条件下的磁化湍流物理学有着有趣的影响。
2017-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Shear-Driven Transition to Isotropically Turbulent Solar Wind Outside the Alfven Critical Zone
从条纹状太阳日冕结构的过渡到各向同性的"絮凝"波动先前的远程观测的动机，我们建议，内太阳风的动态Alfvén临界区外，并在附近的第一个$β=1$表面，是由相邻的日冕磁通量管的相对速度。我们认为，大幅度的流动对比度在较低的高度受到磁约束，但剪切驱动的动态触发，因为这些约束被释放以上的Alfvén临界区，建议全球磁流体动力学（MHD）模拟，包括自洽湍流运输。我们认为，这种动力学演化占{\it帕克太阳探测器}（{\it PSP}）观察到的功能附近的初始近日点，包括磁"之字形"，和大的横向速度，部分共转和饱和附近的本地阿尔文速度。大规模的磁增量更多的是纵向的而不是横向的，这种状态不太可能起源于较低的日冕或其下。我们把这归因于不同程度的共转导致的纵向速度切变。支持证据包括与高马赫数三维可压缩MHD模拟的非线性剪切驱动湍流的比较，再现几个观察到的诊断，包括波动的特征分布，定性地类似于第一近日点附近的{\it PSP}观测。来自遥感观测、{\it原位}测量以及全球和局部模拟的证据的一致性支持这样一种观点，即阿尔文临界区上方的动力学将低频等离子体湍流提高到整个探索的太阳系中经常观察到的水平。
2020-09-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Ideal MHD theory of low-frequency Alfven waves in the H-1 Heliac
本文对H-1仿星器中低频阿尔芬波物理进行了部分解析、部分数值的理想MHD分析。给出了H-1的三维可压缩理想谱，发现尽管β值很低（约为1000），在H-1等离子体中，显著的阿尔芬-声学相互作用发生在低频。用三维线性化理想磁流体本征模求解器CAS 3D求解了几种准离散模，包括β诱导间隙中的β诱导阿尔芬本征模（BAE）型模。强烈的形状，低纵横比的H-1磁几何形状导致CAS 3D收敛困难，需要包括许多傅立叶谐波的流体位移特征向量的平行分量，即使是剪切波动。最高的β-诱导的间隙再现大部分所观察到的配置的频率依赖性的存在下，中空的温度分布。
2012-02-15 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
Nonlinear Damping and Field-aligned Flows of Propagating Shear Alfvén Waves with Braginskii Viscosity
Braginskii MHD提供了比经典MHD更准确的描述许多等离子体环境，因为它使用来自物理原理的闭合来积极地处理应力张量。然而，应力张量效应仍然相对未探索的太阳磁流体现象，特别是在非线性制度。本文分析探讨非线性阻尼和纵向流动的传播剪切阿尔文波。以往对Braginskii MHD中MHD波的研究大多考虑了消失波扰动的严格线性极限。我们发现，这些以前的线性结果只适用于阿尔文波振幅的电晕是如此之小，是没有什么兴趣，通常是一个波的能量小于$10^{-11}$倍的背景磁场的能量。对于观测到的波振幅，Braginskii粘性耗散的日冕Alfvén波是非线性的和$10^9$周围的一个因素比预测的线性理论。此外，在线性化解中，主导阻尼通过平行粘性系数$η_0$而不是垂直粘性系数$η_2$发生。本文发展了非线性理论，指出波能密度随包络线$(1+z/L_d)^{-1}$衰减。阻尼长度$L_d$表现出最佳阻尼解，超过该阻尼解，随着粘性力自组织纵向流以抑制阻尼，更大的粘性导致更低的耗散。虽然非线性阻尼大大超过线性阻尼，它仍然可以忽略不计的许多冠状应用。
2023-03-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-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
Phase mixing of propagating Alfv{é}n waves in a single-fluid partially ionized solar plasma
本研究针对太阳大气加热问题，采用单流体近似研究部分电离等离子体中Alfvén波的相位混合阻尼，发现部分电离下阻尼长度更短，特定电离度范围的波可提供足够加热平衡宁静太阳色球辐射损失。
2023-11-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Kinetic simulations of the interruption of large-amplitude shear-Alfvén waves in a high-beta plasma
使用二维混合动力学模拟，我们探讨了非线性的“中断”的驻波和行波剪切阿尔芬波在无碰撞等离子体。中断涉及一种自生压力各向异性，消除了线性极化Alfvénic扰动的回复力，并发生在波振幅$δB_{\perp}/B_{0}\gtrsim β^{\,-1/2}$（其中$β$是热压力与磁压力之比）。我们使用高度拉长的域，以获得波和离子陀螺仪之间的最大规模分离。对于振幅极限以上的驻波，我们发现波的大尺度磁场迅速衰减。的动力学的强烈影响的激发斜消防水龙带模式，过渡到长寿命的平行波动的离子陀螺仪，并导致显着的粒子散射。行波衰减得更慢，但也受到水龙带模式衰减产生的小尺度平行波动的影响。我们的结果表明，无碰撞等离子体不能支持线性偏振阿尔文波以上$δB_{\perp}/B_{0}\sim β^{\,-1/2}$。他们还提供了一个生动的说明低碰撞等离子体动力学的两个关键方面：（一）在调节等离子体动力学在高$β$的速度空间不稳定性的重要性，以及（二）如何非线性碰撞无过程可以直接从最大尺度的机械能转化为热能和微尺度波动，而不需要一个规模的规模湍流级联。
2017-12-13 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
