Symplectic Maps for Diverted Plasmas
目前，偏滤器主要用于控制磁场和改善等离子体约束。在这篇文章中，我们提出的解析辛映射描述庞加莱映射的磁场线在约束等离子体与一个单一的零极向偏滤器。首先，我们提出一个偏滤器地图和托卡马克的转向配置。我们还介绍了转向等离子体的Ullmann映射，其控制参数由托卡马克实验确定。最后，用轨迹积分法表示环形平衡磁面，得到了单零偏滤器托卡马克的显式、保面积、可积的磁场线图。在这种方法中，我们还给出了由于共振扰动在等离子体边缘的混沌场线的发病的例子。
2017-10-27 physics.plasm-ph
Observation of Chaotic fluctuations in Turbulent Plasma
研究通过分析C-H平面上的磁场涨落，首次在地球弓激波下游太阳风等离子体中观测到混沌涨落，证明磁鞘湍流表现为混沌而非随机行为，挑战了既有等离子体湍流观念。
2024-09-21 physics.plasm-ph physics.space-ph
A Spectral Symplectic Algorithm for Cylindrical Electromagnetic Plasma Simulations
Hamilton系统的辛积分器在研究少体动力学系统方面已经取得了相当成功的结果。这些积分器经常使用建立在辛映射上的形式主义导出。最近有努力扩展辛方法等离子体，主要集中在离散拉格朗日力学。在本文中，我们推导出一个辛电磁宏粒子算法使用的地图形式。由此产生的算法旨在防止数值不稳定性，如数值Čerenkov，这是由于不正确的色散关系的领域，以及人为加热等离子体，这是由传统的粒子在细胞算法的非辛性质。这是第一个自洽的电磁算法使用基于地图的方法。
2017-05-09 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Escape and transport in chaotic motion of charged particles in a magnetized plasma under the influence of two and three modes of drift waves
本研究利用哈密顿模型分析了托卡马克边缘等离子体中两波和三波构型对粒子逃逸与输运的控制，发现第三波通过增加盆地熵提高逃逸率并抑制混合，为优化约束提供了策略。
2025-06-24 nlin.CD physics.plasm-ph
Understanding Plasma Turbulence Through Exact Coherent Structures
本文提出利用周期轨道理论分析等离子体湍流，通过数值优化提取相干结构，揭示混沌运动中的秩序，为预测和控制聚变输运提供新方法。
2025-05-25 nlin.CD 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
Area-preserving maps models of gyro-averaged ${\bf E} \times {\bf B}$ chaotic transport
离散映射已被广泛用于模拟等离子体和流体中的二维混沌输运。在这里，我们专注于面积保持地图描述有限拉莫尔半径（FLR）的影响${\bf E} \times {\bf B}$在磁化等离子体与静电漂移波扰动的纬向流混沌输运。FLR效应包括陀螺平均的地图，根据纬向流剖面，可以有单调或非单调的频率的哈密顿。在零Larmor半径的极限下，单调频率映射退化为标准Chirikov-Taylor映射，而在非单调频率的极限下，单调频率映射退化为标准非扭曲映射.我们表明，在这两种情况下，FLR导致混沌抑制，不动点的稳定性的变化，和鲁棒性的运输障碍。FLR效应也负责相空间拓扑结构和带状流分叉的变化。基于递归时间统计的动力系统方法被用来量化依赖于拉莫尔半径的阈值的破坏运输障碍。
2014-09-10 nlin.CD physics.plasm-ph
Control of fluctuations in ECR plasma by applying multipole magnetic fields
本文试图通过改变微波功率来控制电子回旋共振（ECR）等离子体中产生的涨落。结果表明，在真空室中引入笼后，在高微波功率区，涨落从湍流态转变为混沌态，而在低微波功率区，涨落从混沌态转变为周期态。这一结果表明，保持架的几何形状影响不稳定的状态。此外，它被发现，由小的永磁体创建的多尖磁场的叠加减少了不稳定性的混沌维数。当脉冲多极磁场也被添加到外部磁场时，波动被抑制。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Kinetic versus Magnetic Chaos in Toroidal Plasmas: A systematic quantitative comparison
本文利用较小对齐指数（SALI）方法系统定量比较环形等离子体中磁力线混沌与粒子轨道混沌的差异，并在能量、磁矩和环向动量空间中绘制混沌图，为聚变装置粒子输运与约束研究提供新工具。
2024-02-24 nlin.CD physics.plasm-ph
Average conservative chaos in quantum dusty plasmas
本文考虑量子尘埃等离子体的流体力学模型。从数学上证明了尘埃离子等离子体声波具有平均保守性。此外，我们测试这个属性的数值，确认其有效性。使用标准的技术从动力系统的研究，例如李雅普诺夫特征指数，我们调查的混沌动力学的等离子体和数值显示其存在的参数值范围很广。最后，我们说明如何混沌动力学组织在参数空间中的初始条件的固定值，作为马赫数和量子衍射参数是连续变化的。
2020-12-21 physics.plasm-ph
Chaotic motion of charged particles in toroidal magnetic configurations
研究了带电粒子在托克马克磁场中的运动并讨论了其混沌性质。与以往的研究不同，本文不作任何运动常数的假设，采用哈密顿方法数值求解回旋回旋。我们利用辛积分器，使我们能够进行长时间的模拟。首先考虑一个理想化的磁位形，我们增加了一个非通用的扰动对应的磁波纹，打破了一个不变量的运动。混沌运动，然后观察和开放的问题之间的联系混乱的磁场线和混乱的粒子轨迹。其次，我们回到一个轴对称的配置和调整的安全系数（磁配置），以恢复混沌运动。在这最后一个设置与两个常数的运动，混沌的存在意味着没有第三个全局常数的存在，我们强调这一事实，通过查看在这个混乱的设置的一阶磁矩的变化。我们正面临着一个混合的相空间与规则和混乱的地区，并指出在执行一个全球性的减少，如陀螺动力学的困难。
2014-12-04 nlin.CD physics.plasm-ph
Chaos-induced transport due to electrostatic-fluctuations in a toroidal plasma
Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM（墨西哥国立自治大学核科学研究所）；Institute for Fusion Studies, UT Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校聚变研究中心）
本文通过环形几何中的试验粒子模型，研究静电涨落引起的混沌输运，发现混沌运动与随机过程均导致扩散输运，且带状流可形成输运垒，支持混沌运动为输运机制。
2026-09-22 physics.plasm-ph
The effect of parameter drift in the transport of magnetized plasma particles
本文基于Horton模型研究磁化等离子体中漂移波振幅调制对粒子输运与混沌的影响，发现湍流场的相干性而非混沌性是决定输运效率的关键，为等离子体控制提供了新视角。
2025-09-16 nlin.CD physics.plasm-ph
Variational Symplectic Particle-in-cell Simulation of Nonlinear Mode Conversion from Extraordinary waves to Bernstein Waves
本文采用变分辛粒子模拟方法研究了非均匀磁化等离子体中非常波的非线性模式转换。辛算法的长期精度和保守性保证了非线性模拟的精度。研究了非线性模式转换过程中电磁波的频谱、波反射率的演化、能量沉积分布以及射频波的参数依赖特性。结果表明，非线性效应显著地改变了磁化等离子体中射频注入的物理性质。观察到射频波反射率和能量沉积的演化，以及伯恩斯坦波和模式激发的自相互作用。即使对于小幅度的波，非线性效应也可以在连续波注入后变得重要，这在现实的射频波加热和电流驱动实验中是常见的。
2015-09-29 physics.plasm-ph
Symplectic particle-in-cell methods for hybrid plasma models with Boltzmann electrons and space-charge effects
Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）
本文研究了用于混合等离子体模型的几何粒子-网格方法，通过离散化作用积分或泊松括号得到有限维哈密顿系统，采用哈密顿分裂法或离散梯度法保持几何结构和能量，同时验证了全局中性条件的守恒性。
2026-03-25 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Sticky islands in stochastic webs and anomalous chaotic cross-field particle transport by ExB electron drift instability
ExB电子漂移不稳定性存在于许多等离子体装置中，是跨场粒子输运中的重要因素。在所产生的低频静电波的存在下，带电粒子的运动变得混乱，并在相空间中产生随机网络。我们定义了一个标度指数，在相空间中的传输，我们表明，运输是反常的，超扩散型。给定的模型参数的值，轨迹坚持不同类型的相空间中的岛屿，和他们不同的坚持时间的幂律统计产生连续的制度的超扩散输运。
2020-12-06 nlin.CD physics.plasm-ph
Thermal and chaotic distributions of plasma in laser driven Coulomb explosions of deuterium clusters
在这项工作中，我们探讨的可能性，从库仑簇爆炸发射的氘离子的运动是混乱的，足以类似热化。我们分析了在德克萨斯州Petawatt激光设施使用D2+ 3 He和CD 4 + 3 He集群目标的混合物进行的实验中，激光团簇相互作用驱动的核聚变反应过程。当团簇受到库仑排斥而爆炸时，高能离子的发射几乎是各向同性的。在团簇库仑爆炸的框架下，我们分析了离子的能量分布，使用麦克斯韦-玻尔兹曼（MB）分布，移动MB分布（sMB）和能量分布来自对数正态（LN）的大小分布的团簇。我们表明，前两个分布再现以及实验测量的离子能量分布和融合的d-d和d-3 He反应的数量。LN分布是离子动能分布的良好代表，直到高动量，其中噪声成为主导，但高估了中子和质子产额。如果选择LN分布的参数来正确地再现聚变产额，则实验测量的高能离子谱不能很好地代表。我们的结论是，离子动能分布是高度混乱的，实际上没有区别的热化。
2015-10-20 physics.plasm-ph
Chaos, complexity, and intermittent turbulence in space plasmas
间歇性湍流是理解空间、天体物理和实验室等离子体随机非线性动力学的关键。我们回顾了等离子体中的混沌和复杂性的观测和理论，并阐明了它们与间歇性等离子体湍流的联系。首先，我们提出的证据，磁重联和间歇性的磁湍流的日冕物质抛射在太阳日冕和太阳风通过远程和现场观测。湍流磁重联的特征，即，在行星际日冕物质抛射的前沿和两条行星际磁通量绳的交界面区域，观测到分叉电流片、重联喷流、平行/反平行Alfvén波和尖峰动力压力脉冲以及完全发展的Kolmogorov间歇湍流.讨论了非线性多尺度波动的相干性、幅相同步性和多重分形性的量化方法。通过复杂性熵分析确定了由磁重联驱动的Alfvén间歇结构的随机混沌性质。接下来，我们讨论了非线性阿尔文波的混沌，不稳定性和复杂性的理论，以及参数衰减和调制波-波相互作用，在没有/存在噪声的情况下。利用分岔图研究了系统从有序到混沌的转变。两种类型的等离子体混沌被认为是：I型Pomeau-Manneville不稳定性和危机引起的不稳定性。研究了等离子体中的瞬态结构混沌鞍在确定性混沌和随机混沌中的作用。研究了在多稳定性条件下，噪声诱导的不稳定性的Alfvén复杂性。
2022-04-13 nlin.CD physics.plasm-ph
Chaotic edge density fluctuations in the Alcator C-Mod tokamak
用0-模式反射计获得的时间序列的分析（Rhodes等人，1997 Plasma Phys. and Control. Fusion 40（1998）493-510）和喷气成像（Cziegler，I.等人2010 Phys. of Plasmas 17，No.5（2010）056120）系统的实验表明，湍流边缘密度波动是混沌的。该结论的支持证据包括：指数功率谱的观察（其与时间序列中的洛伦兹形脉冲相关联）、相应的Bandt-Pompe概率分布的总体（Bandt和Pompe 2002 Phys. Rev. Lett. 88 174102）和信号在复杂性-熵平面（C-H平面）上的位置（Rosso等人2007 Phys. Rev. Lett. 99，154102（2007））。边缘湍流作为混沌的分类打开了大门，进一步的工作，以了解底层的过程和湍流传输的影响。
2017-04-22 physics.plasm-ph
Nearly integrable flows and chaotic tangles in the Dimits shift regime of plasma edge turbulence
本文以 BHW 方程 Dimits 偏移区为对象，用广义 Liouville 可积性揭示带状流与漂移波的近可积性，并通过混沌缠结的瓣解释湍流耗散间歇性。
2023-09-27 physics.plasm-ph
Effect of magnetic field on the hysteresis phenomena and floating potential oscillations in a reflex plasma source
本文对有磁场的反射等离子体源中的周期振荡和混沌振荡进行了实验研究。实验在一个由两个阴极和一个环形阳极组成的反射等离子体源中进行。以氩气为背景，在均匀轴向磁场中，产生潘宁型直流辉光放电。击穿电压附近的电流-电压特性表现出两个不同的放电电流制度的滞后。研究了磁场对放电电流和悬浮电位振荡的影响。在典型的轴向磁场下，放电从高放电电流状态（超过4-5 mA）（无振荡状态）过渡到低放电电流状态（小于1 mA）。在1-50 KHz的频率范围内，低电流区随放电参数的变化呈现周期振荡或混沌振荡。当外加磁场达到90高斯时，周期振荡的频率随磁场的增大而增大，当外加磁场进一步增大时，周期振荡的性质变为混沌。
2017-03-14 physics.plasm-ph
Verification of Electromagnetic Fully-kinetic Symplectic Particle-in-cell Method in Microinstabilities Simulation of
本文通过全动理学辛粒子模拟验证了微观不稳定性增长率与回旋动理学一致，并重现ITG的β稳定化，表明该方法可降低计算成本。
2025-03-29 physics.plasm-ph
Noble internal transport barriers and radial subdiffusion of toroidal magnetic lines
磁力线运动的单一轨迹表明持久性的中央保护等离子体核心，包围在一个双面运输障碍的混沌壳：后者被确定为由两个Cantori位于两个连续的“最高贵”的数值的扰动安全因子，并形成一个内部运输障碍（ITB）。成功穿过这个势垒的磁力线开始在一个广阔的混沌海中游荡，一直延伸到一个非常坚固的势垒（只要L<1），这个势垒在数学上被认为是等离子体边缘的坚固的KAM表面。在这种情况下，运动被证明是间歇性的，与长阶段的伪陷阱在混乱的壳，或坚持周围的岛屿遗迹，预期连续时间随机游走。
2002-05-31 nlin.CD physics.plasm-ph
About stability of plasma in a magnetic field
研究了振子系统的动力学行为。确定了这种动力学变得不稳定的条件。特别指出，当等离子体密度超过某一临界值时，恒定磁场中的等离子体将变得不稳定。研究了混沌区对禁闭势中粒子（振子）禁闭的作用。
2019-04-22 physics.plasm-ph
Analytical treatment of particle motion in circularly polarized slab-mode wave fields
波粒相互作用是无碰撞等离子体中粒子扩散的关键过程。我们将研究单个等离子体波与单个粒子的相互作用，并讨论在何种情况下这是一个混沌过程，导致扩散。我们推导出的运动方程的一个粒子在磁场的静，圆偏振，单色波，并表明，没有混乱的粒子运动可以出现在这种情况下。提出了一种新的精确解析解。额外的等离子体波导致崩溃的解析解和混乱的粒子轨迹成为可能。我们证明了这种效果，考虑线偏振，单色波，这可以看作是两个圆偏振波的叠加。提供测试粒子模拟来说明和扩展我们的分析考虑。
2018-01-31 physics.plasm-ph
A Symplectic Map Approach to Magnetic Field-Line Dynamics in Tokamaks
School of Electrical Engineering and Computer Science, University of North Dakota（北达科他大学电气与计算机工程学院）；Departamento de Física, Unesp - Universidade Estadual Paulista（圣保罗州立大学物理系）
本研究采用统一框架研究托卡马克的Tokamap映射，揭示了磁力线输运的普适标度规律及磁剪切参数的影响，建立了哈密顿相空间几何与宏观输运性质的联系。
2026-08-07 nlin.CD physics.plasm-ph
Prediction of temperature barriers in weakly collisional plasmas by a Lagrangian Coherent Structures computational tool
拉格朗日相干结构分析是解释磁化等离子体中输运势垒形成的有效数学方法。这样的LCS，借用流体动力学理论，可以被认为是隐藏的骨架系统，并可以用于研究广泛的传输机制，甚至在等离子体。在本文中，我们证明了这种结构可以特别有用的潜在的隐藏路径管理的磁场线在混沌磁场的运动。为了进行这样的分析，我们开发了一个数值工具，能够检测LCS的一般动力系统。该工具是能够处理一般的坐标系，它被证明是匹配与其他技术已经用于分析混乱的磁场，例如连接长度。在描述了计算工具之后，我们重点讨论了热输运方程以及LCS的温度分布和拓扑结构之间的比较。我们提供的证据表明，数值模拟能够重现类似于RFP实验中观察到的温度分布，我们的工具成功地预测了温度梯度的位置。结果表明，在混沌区域内，场线运动是远离随机和隐藏模式的存在允许发展的高温梯度。
2021-03-30 physics.plasm-ph
Exploration of Non-Resonant Divertor Features on the Compact Toroidal Hybrid
本研究利用Compact Toroidal Hybrid（CTH）装置通过扫描感应电流，结合模拟与热通量建模，揭示了非共振偏滤器（NRD）撞击线图案的韧性及其受底层混沌边缘结构影响的机制，为未来NRD机械结构设计提供了支持。
2023-08-24 physics.plasm-ph
Chaotic Motion of Ions In Finite-amplitude Low-frequency Alfvén Waves
School of Earth and Space Sciences, Peking University（北京大学地球与空间科学学院）；State Key Laboratory of Solar Activity and Space Weather, National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室）
研究揭示了离子在有限振幅低频阿尔文波中的混沌运动机制，通过混沌比参数和有效曲率半径确定混沌阈值，提供了一种解释阿尔文湍流中离子加热的新物理路径。
2026-02-21 physics.plasm-ph
Canonical symplectic particle-in-cell method for long-term large-scale simulations of the Vlasov-Maxwell system
粒子模拟是等离子体物理中最重要的数值计算工具。然而，其长期准确性尚未确定。为了克服这个困难，我们发展了一个正则辛PIC方法的Vlasov-Maxwell系统通过离散其正则泊松括号。一个快速的局部算法来解决辛隐式时间推进被发现，没有根搜索或全局矩阵求逆，使所提出的方法的应用程序非常大规模的等离子体模拟与许多，例如，$10^{9}$，自由度。该算法的长期精度和保真度使我们能够用PIC方法数值验证Mouhot和Villani关于几个数量级的非线性Landau阻尼的理论和猜想，并计算从非常波到Bernstein波的模式转换过程中反射率的非线性演化。
2015-09-19 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Level Set Learning for Poincaré Plots of Symplectic Maps
本文提出基于核的单一标记函数学习方法，近似保持辛映射不变，从而用少量映射评估恢复庞加莱图中的不变圆、磁岛和混沌区域，并以残差间接度量混沌与映射复杂度。
2023-12-01 cs.NA math.DS math.NA
Control of chaotic transport in Hamiltonian systems
结果表明，通过适当的小扰动，其形式可以明确计算的哈密顿混沌的相关控制是可能的。特别地，可以控制（减少）在具有1.5个自由度的哈密顿系统的相空间中的混沌扩散，该哈密顿系统模拟受控热核聚变装置中在跨越限制磁场的“顺从”电场中带电测试粒子的扩散。虽然离实际应用还很远，但这一结果表明，在磁化等离子体，特别是托卡马克中控制湍流输运的某些策略是可以想象的。
2003-06-24 math-ph math.MP nlin.CD
Chaos and the continuum limit in nonneutral plasmas and charged particle beams
本文研究了带电粒子通过未屏蔽的r^-2力相互作用的近无碰撞N体系统中的离散效应，考虑到体势允许规则和混沌轨道。无论是对合奏和个人的轨道，随着N的增加，有一个光滑的收敛到一个连续极限。离散效应可以用高斯白噪声很好地建模，驰豫时间t_R = const *（N/log L）t_D，其中L是库仑对数，t_D是动态时间尺度。离散效应加速发射度的增长，最初本地化的团块。然而，即使考虑到离散效应，人们也可以区分在连续极限中感觉到规则势的轨道，使得发射率随时间按幂律增长，以及发射率呈指数增长的混沌轨道。对于足够大的N，人们可以区分两种不同的混沌。短程微混沌是一个普遍的特征，它与电荷之间的紧密接触有关，产生大的正李雅普诺夫指数X_N，即使体势是可积的，X_N也不随N的增加而减小。或者，有可能是更大规模的宏混沌，其特征在于较小的李雅普诺夫指数X_S，这是目前只有当体势是混沌的。传统的李雅普诺夫指数计算方法探测X_N，得出了一个自相矛盾的结论，即看起来几乎规则的、具有尖锐的傅立叶谱峰的N体轨道是“非常混沌的”。然而，由典型的粒子间间距设定的微观混沌的“范围”随着N的增加而减小，因此，对于大N，这种微观混沌尽管非常强，但在宏观上基本上是无关紧要的。一个更仔细的数值分析允许一个估计X_N和X_S。
2003-03-06 astro-ph nlin.CD physics.acc-ph
When can Fokker-Planck Equation describe anomalous or chaotic transport?
Fokker-Planck方程应用于聚变等离子体中的输运过程，可以模拟几种异常特征，包括上坡输运、约束时间随系统尺寸的缩放以及外部诱导扰动的对流传播。如果描述动力学的哈密顿量有足够的随机性，那么对于一般的粒子输运来说，这是合理的。然后，除了1个自由度，这两个传输系数在很大程度上是独立的。根据所关注的统计，同一个动力系统可能被发现是扩散的，或者被它的Lévy飞行所支配。
2007-09-20 physics.plasm-ph
Larmor radius effect on the control of chaotic transport in tokamaks
本文通过引入二阶回旋平均扩展模型，研究了有限拉莫尔半径对托卡马克中混沌输运及无剪切输运势垒的影响，发现增大拉莫尔半径能增强势垒鲁棒性并降低轨道逃逸率，从而有效抑制混沌输运。
2024-11-12 physics.plasm-ph
Explicit high-order noncanonical symplectic algorithms for ideal two-fluid systems
提出了理想二流体系统的一种显式高阶非正则辛算法。在拉格朗日描述中，流体被离散为粒子，而电磁场和内能被处理为固定网格上的离散微分形式场。在Whitney插值形式的帮助下，该格式保持了电磁场的规范对称性，而压力场则自然地由离散的内能导出。整个系统使用由He等人发现的Hamilton分裂方法求解，该方法已被成功地应用于辛粒子网格格式的构造。由于其结构保持性和显式性，该算法特别适合于大规模模拟的物理问题，是多尺度的，需要长期的保真度和精度。该算法通过两个测试进行了验证：研究波的色散关系在两个流体等离子体系统和振荡双流不稳定性。
2016-06-22 physics.plasm-ph
Symplectic integration of guiding-center equations in canonical coordinates for general toroidal fields
针对一般拓扑环向磁场中等离子体引导中心模型，提出基于磁矢量势分量的正则坐标变换，实现传统辛积分与变分积分器的应用，验证了隐式中点方案的辛性质与高效性，为守恒型回旋动力学模型奠定基础。
2025-03-20 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Hamiltonian for guiding center motion: symplectic structure approach
导引中心近似是分析和模拟带电粒子在强磁场中运动的一个非常有力的工具。这种近似是基于绝热不变量磁矩的守恒。传统上采用非正则辛结构导出导引中心运动的哈密顿方程。这种方法需要应用非正则哈密顿微扰理论来计算磁矩修正。在这项研究中，我们提出了另一种方法与规范的哈密顿方程引导中心运动的时间依赖的电磁场。我们表明，推导出的哈密顿量是三种类型的运动（回转，场对齐的运动，和跨场漂移），和每一种类型是由一对共轭变量。这种形式的哈密顿和辛结构允许简单地引入绝热不变量，并可用于分析各种等离子体系统。
2019-05-29 math-ph math.DS math.MP
Gauge invariant canonical symplectic algorithms for real-time lattice strong-field quantum electrodynamics
提出了一类高阶正则保辛几何算法，用于高质量地模拟基于Dirac Maxwell理论的强场量子电动力学（SFQED）和相对论量子等离子体（RQP）现象.构造了共轭实场形式的相互作用双旋量-规范场理论的拉格朗日密度。利用余切丛上的广义Hamilton原理，得到了该场论的正则辛形式和正则方程。基于离散外演算，将规范场分量离散成上链复形，将双旋量分量自然地离散成交错对偶格点上的微分形式的组合.对于拉回和推进规范协变导数，离散作用量是规范不变的。一个定义良好的离散正则Poisson括号生成一个半离散格点正则场论（LCFT），它具有正则辛形式、幺正性、规范对称性和离散Poincaré子群.利用Hamilton分裂法、Cayley变换和对称合成技术构造了一类高阶数值格式。这些方案包含两个简并费米子味，并且是局部无条件稳定的，同时也保持了几何结构。该方案采用了Dirac真空和非平凡等离子体背景的统计量子化等效系综模型，可望在相对论量子效应的长期模拟中具有优异的性能.通过数值能谱对算法进行了详细的验证。对非线性Schwinger机制诱导的$e$ - $e^+$对的产生和真空Kerr效应进行了实时LCFT模拟，为SFQED和RQP的高质量模拟打开了一扇新的大门.
2021-02-17 hep-lat physics.comp-ph physics.plasm-ph
Turnstile area as a measure for chaotic transport in magnetic confinement fusion devices
该研究提出通过计算旋转门叶瓣面积度量磁约束聚变装置磁场随机性，基于作用量原理开发高效算法可直接计算含仿星器磁场的该量，发现内侧流形旋转门区域远小于外侧，其应用对未来反应堆设计有意义。
2025-04-15 physics.plasm-ph
Chaotic behavior of Eulerian MHD turbulence
在欧拉坐标系下，利用直接数值模拟方法研究了湍流导电流体的混沌特性。最大李雅普诺夫指数测量模拟与不同的雷诺数和磁普朗特数。我们扩展的Ruelle理论的流体动力学湍流磁流体动力学湍流作为一个工作假设，并找到广泛的协议与结果。在其他模拟中，我们引入了磁螺旋度，这些模拟显示出减少的混乱，预计将被消除在最大螺旋度。我们还发现，两个最初接近的字段之间的差异线性增长的后期，这也是最近发现的流体力学。这种线性增长率被认为是依赖于相关领域的耗散率。我们讨论了这种线性增长对可预测性的重要影响。我们推断系统中的混沌完全由速度场主导，并将这项工作与太阳天气和受限等离子体等实际磁系统联系起来。
2019-04-08 astro-ph.CO nlin.CD physics.flu-dyn
Non-diffusive, non-local transport in fluids and plasmas
综述了流体和等离子体中的非扩散输运。在流体的背景下，非扩散混沌输运的Rossby波在纬向流的拉格朗日方法进行了研究。在等离子体物理的背景下，感兴趣的问题是压力梯度驱动的等离子体湍流中的测试粒子输运。在这两个系统中的粒子位移的概率密度函数（PDF）是强非高斯和统计矩表现出超扩散异常标度。分数阶扩散模型的提出和测试中的非扩散拉格朗日统计的流体和等离子体问题的定量描述。此外，分数扩散算子被用来构建非本地传输模型，表现出上山运输，多值通量梯度关系，快速脉冲传播现象，和“隧道”的扰动跨越运输障碍。
2010-09-15 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Canonical Hamiltonian Guiding Center Dynamics and Its Intrinsic Magnetic Moment
该研究证明引导中心动力学可表述为带约束的正则哈密顿系统，将其建模为具内禀磁矩的赝粒子，为相关理论发展和内禀磁矩起源研究提供了基础。
2024-03-05 physics.plasm-ph
Resilient Stellarator Divertor Characteristics in the Helically Symmetric eXperiment
本文研究 HSX 四种磁位形中的混沌边缘磁力线，发现高连接长度磁力线沿器壁形成稳定螺旋带，并提出最小径向连接量以指导弹性偏滤器靶板设计。
2025-02-14 physics.plasm-ph
Hamiltonian Chaos: From Galactic Dynamics to Plasma Physics
该论文利用GALI等方法对等离子体、棒旋星系、多维映射三类哈密顿系统的混沌开展数值研究，还将GALI拓展至耗散系统，对比了其与李雅普诺夫指数在超混沌系统中的表现。
2025-03-21 astro-ph.GA math.DS nlin.CD
Do chaotic field lines cause fast reconnection in coronal loops?
在过去的十年中，布泽尔认为三维（3D）磁重联与二维（2D）重联有着根本的不同，因为在三维磁场中，任何一对相邻磁力线之间的距离几乎总是随着距离的增加而呈指数增长。根据Boozer的说法，这个特性使得3D场线映射混乱，并且对小的非理想效应呈指数敏感;因此，3D重联可以在没有强烈电流片的情况下发生。我们通过亚阿尔文足点运动驱动的Boozer-Elder日冕环模型的理想和电阻简化磁流体动力学模拟来测试Boozer的理论[A. H. Boozer和T. Elder，Physics of Plasmas 28，062303（2021）]。我们的模拟结果与他们的预测有很大差异。理想的模拟表明，Boozer和Elder低估了电流密度的强度，因为他们简化的模型方程中缺少了项。此外，不同的伦德奎斯特数的电阻模拟表明，最大电流密度的比例线性，而不是与伦德奎斯特数。
2022-11-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
