Resilience of quasi-isodynamic stellarators against trapped-particle instabilities
结果表明，在完美的准等动态仿星器，被困粒子的反弹频率远高于不稳定的频率稳定在静电和碰撞的限制。因此，无碰撞俘获粒子的不稳定性是稳定的，以及普通的电子密度梯度驱动的俘获电子模式。这一结果来自静电不稳定性的能量平衡，因此与磁几何的所有其他细节无关。
2015-09-14 physics.plasm-ph
Helicity of the magnetic axes of quasi-isodynamic stellarators
本研究探究磁轴螺旋度对准等动力仿星器位形质量的影响，发现半螺旋度磁轴可用于构建无需边界优化、性能接近传统优化设计的近轴仿星器。
2023-08-29 physics.plasm-ph
Near-axis description of stellarator-symmetric quasi-isodynamic stellarators to second order
本文针对准等动力仿星器近轴描述不完善的问题，建立了二阶展开的理论与数值框架，重点处理半螺旋场的连续性、光滑性和周期性，并通过构造示例定量验证，为QI仿星器系统探索与优化奠定基础。
2024-09-30 physics.plasm-ph
Enhanced performance in quasi-isodynamic max-$J$ stellarators with a turbulent particle pinch
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（德国马普等离子体物理研究所）
本文提出SQuID-τ装置，通过湍流内输运实现密度峰，提升性能并放松反应堆设计约束。
2026-04-21 physics.plasm-ph
Direct construction of stellarator-symmetric quasi-isodynamic magnetic configurations
针对准等动力学、N场周期、仿星器对称、单阱磁场平衡的情况，发展了Garren & Boozer（1991）、Plunk et al.（2019）和Plunk et al.（2021）中描述的MHD平衡方程的一阶近轴展开形式。的磁轴形状的重要性进行了研究，我们得出结论，控制的曲率和扭转是至关重要的，以获得具有有限的纵横比和低有效纹波的全能配置，特别是对于一个较高的字段周期数。基于此，本文提出了一种构造具有良好曲率和挠率的轴类的方法。提出了解决方案，包括一个三场周期的配置构造在纵横比为A=20，与e=3.2的最大延伸率和有效波纹小于1%，这表明，高延伸率不是一个必要的功能QI仿星器。
2022-06-16 physics.plasm-ph
A quasi-isodynamic configuration with good confinement of fast ions at low plasma $β$
本文提出一种新的准等动力仿星器位形，通过STELLOPT优化并引入新代理指标，在低β下实现良好快离子约束、磁流体稳定性及低有效波纹度，并给出保持核心快离子约束的丝状线圈设计。
2022-12-09 physics.plasm-ph
Evaluation of neoclassical transport in nearly quasi-isodynamic stellarator magnetic fields using MONKES
本文利用MONKES代码评估近准等动力仿星器磁场的新经典输运，通过分析CIEMAT-QI中间位形数据库揭示了间接优化策略在最小化自举电流方面的低效性，并初步探索了分段全向场这一新型优化磁场的位形空间。
2024-10-23 physics.plasm-ph
Reduced turbulent transport in the quasi-isodynamic stellarator configuration CIEMAT-QI4
本文通过含动力学离子与电子的 stella 非线性静电模拟，证明准等动力学仿星器 CIEMAT-QI4 具有降低的湍流输运，并探讨其与近似满足 maximum-J 性质的关系。
2024-09-10 physics.plasm-ph
Optimizing Particle Transport for Enhanced Confinement in Quasi-Isodynamic Stellarators
针对准等动力学仿星器粒子约束差的问题，本文通过 GENE–Tango 回旋动力学模拟识别磁几何导致的向内热扩散受抑，并降低镜像比以增强通行电子通量，使能量约束较 Stellaris 提升近两倍。
2025-07-28 physics.plasm-ph
A single-field-period quasi-isodynamic stellarator
提出了一种单场周期准等动力仿星器构型。这种类似于扭曲带的结构是通过直接构造的方法获得的，也就是说，它是通过在距磁轴的距离上进行扩展而得到的。然而，它的发现依赖于一个额外的步骤，包括数值优化，在由一组可调磁场参数定义的近轴配置空间内进行。这种优化使用SIMSOPT代码在单个CPU核心上在30秒内完成，产生了具有出色限制的解决方案，如通过新古典传输的传统品质因数、有效波纹、适度的纵横比为8所测量的。描述了导致这种配置的优化参数，评估了其约束特性，并找到了一组磁场线圈。在低碰撞性下产生的传输比W7-X小得多，并且由于减少了场周期数，该设备需要的线圈数量显着减少。
2022-09-01 physics.plasm-ph
Critical gradient optimization for quasi-isodynamic stellarators
Max-Planck-Institut Für Plasmaphysik（马普等离子体物理研究所）；Institute of Physics, University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学物理研究所）
本文提出新方法降低准等倾配置中电静离子温度梯度湍流引起的输运，通过优化产生高临界梯度的六场周期配置，并利用反镜磁场结构最小化电子不稳定性。
2026-04-30 physics.plasm-ph
The maximum-$J$ property in quasi-isodynamic stellarators
研究准等向同性仿星器中的最大$J$性质，通过解析推导与数值优化，构建了在零等离子体压力下99.6%捕获粒子满足该条件的真空场，从而提升粒子约束与稳定性。
2023-11-24 physics.plasm-ph
Zero-dimensional multi-physics-constrained parameter design and optimization for advanced quasi-isodynamic stellarators
Yan Fusion (Shanghai) Technology Co., Ltd（燕融合（上海）科技有限公司）；PKU Shenzhen Graduate School – Stonehill Technology Joint Laboratory for Fusion and New Energy（北京大学深圳研究生院-石山技术聚变与新能源联合实验室）；College of Physical Science and Technology, Bohai University（渤海大学物理科学与技术学院）；Department of Basic Education and Research, Liaoning Vocational University of Technology（辽宁职业学院基础教研部）
本文提出零维多物理场约束框架，利用自研星器零维系统代码对三代准等磁位星器装置开展优化，明确设计权衡，获对应最优解，未来将耦合工程与经济模块用于电站评估。
2026-08-24 physics.plasm-ph
CIEMAT-QI4X: a reactor-relevant quasi-isodynamic stellarator configuration compatible with an island divertor
CIEMAT（西班牙核能研究中心）；Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（CIEMAT聚变国家实验室）
CIEMAT-QI4X是一种适用于反应堆的准等同磁约束环形装置配置，具备良好的快离子约束和与岛状分流器兼容的边缘结构。
2025-12-09 physics.plasm-ph
Quasi-isodynamic stellarators with low turbulence as fusion reactor candidates
提出一种设计反应堆级仿星器磁场的新方法，结合等离子体稳定性、快速粒子约束和湍流降低，解决限制Wendelstein 7-X性能的问题，为聚变能源应用提供候选方案。
2024-05-30 physics.plasm-ph
Data-Driven Generation of Compact Quasi-Isodynamic Stellarators
Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
该研究基于ConStellaration数据库，扩展条件边界生成至四场周期QI构型，通过数据调整将紧凑型域测试损失降约87%，生成符合条件的超紧凑型仿星器候选，为QI优化提供种子。
2026-08-19 physics.plasm-ph
Collisionless microinstabilities in stellarators II - numerical simulations
微不稳定性表现出丰富多样的行为在仿星器由于在磁几何的许多自由度。最近发现，某些仿星器（具有最大$J$几何形状的准等动力仿星器）对捕获粒子不稳定性具有部分弹性，因为快速反弹的粒子倾向于从接近边缘稳定性的这些模式中提取能量。在现实中，仿星器从来都不是完美的准等动力，因此出现了一个问题，即它们是否仍然受益于增强的稳定性。在这里，Wendelstein 7-X和一个更准的等动力学配置，QIPC的稳定性进行了数值研究，并与国家紧凑型仿星器实验（NCSX）和DIII-D托卡马克进行了比较。在gyrokinetic模拟中，进行与gyrokinetic代码GENE在静电和无碰撞近似，离子温度梯度模式，陷阱电子模式和混合型不稳定性进行了研究。Wendelstein 7-X和QIPC在所有包括动力学电子的模拟中表现出显著降低的增长率，并且后者确实被发现在能量预算中保持稳定。这些结果表明，不完全优化的仿星器可以保留大部分的稳定性能预测完美的最大$J$配置。
2013-11-14 physics.plasm-ph
Direct construction of optimized stellarator shapes. III. Omnigenity near the magnetic axis
研究了泛在性条件，并将其应用于Garren和Boozer（1991 a）的近轴展开。部分由于特定的解析近轴膨胀的要求，我们发现，排除准对称的解决方案，只有一种类型的全能性，即准等动力，可以满足在一阶的距离从磁轴。我们的构造提供了这种解的空间的参数化，Landreman和Sengupta（2018）的柱面重构和数值方法; Landreman等人。
2019-09-19 physics.plasm-ph
Vacuum magnetic fields with exact quasisymmetry near a flux surface. Part 1: Solutions near an axisymmetric surface
虽然有几个结果指出了表面上存在精确的准对称场（Garren & Boozer 1991 a，b; Plunk & Helander 2018），但我们已经使用真空表面展开形式获得了第一个这样的解。我们得到了一个单一的非线性抛物型偏微分方程的函数$η$，使场强满足$B = B(η)$。封闭形式的解决方案，得到在圆柱形，平板，和等动力几何。在一般轴对称环形几何条件下，得到了全非线性方程的数值解，得到了轴对称表面附近的一类准螺旋局域真空平衡。分析模型提供了额外的洞察力的非线性解决方案的一般功能，如本地化的表面扰动内侧。
2020-11-16 physics.plasm-ph
Robust stellarator optimization via flat mirror magnetic fields
本研究提出平面镜准等动力磁场位形，验证其在多种等离子体场景下具备良好的离子约束与低能量输运特性，为设计更鲁棒、易运行的仿星器反应堆提供了新路径。
2023-06-30 physics.plasm-ph
Phases and phase-transitions in quasisymmetric configuration space
我们探讨了准对称配置的空间结构，确定他们的磁轴，描述为3D封闭曲线。我们证明，这种拓扑的角度划分的所有配置的空间，以及分离的准对称相。每个相位的特征在于自链接数（拓扑不变量），定义不同的对称配置（准轴对称或准螺旋对称）。相变流形对应于准等动力学构型。通过考虑封闭曲线（最显着的环面解结）的一些模型，与这些阶段相关联的一般功能进行了探索。一些一般的标准也建立和杠杆提供了一个简单的方法来描述现有的准对称设计。这构成了一个程序的第一步，以确定准对称配置的功能和参数的减少，加深对配置空间的理解，并提供了一种替代方法，仿星器优化，开始与磁轴和建立向外。
2022-02-02 physics.plasm-ph
Piecewise omnigenous stellarators with zero bootstrap current
本文解析并数值证明分段全同性仿星器可实现零自举电流，为反应堆设计提供新途径。
2025-08-06 physics.plasm-ph
Quasi-axisymmetric magnetic fields: weakly non-axisymmetric case in a vacuum
进行渐近展开，以获得准轴对称磁配置是弱非轴对称。一个大的空间的解决方案，满足条件的准轴对称的一个单一的磁通量表面，而（非轴对称）全球准轴对称的解决方案被证明是不存在的，同意以前的理论工作的结论。所发现的解决方案被证明是几何约束在低纵横比或高环形周期数。满足更一般的全向条件（广义拟轴对称）的解决方案也被证明存在，并发现准轴对称变形可以叠加与全向解决方案，同时保持全向属性，有效地扩展了空间的“好”的配置。一阶准轴对称问题的数值解的证明，并与一个广泛使用的MHD平衡求解器的解决方案相比，独立验证，准轴对称满足在适当的顺序。从而表明，近似准轴对称的解决方案可以直接构造，即不使用数值搜索算法。
2018-03-08 physics.plasm-ph
Solving the problem of overdetermination of quasisymmetric equilbrium solutions by near-axis expansions. II. Circular axis stellarators
我们将近轴展开法应用于具有各向异性压力的准对称磁场（在配套论文第I部分[E.罗德里格斯，阿。Bhattacharjee，arXiv：2008.04715（2020）]）来构造圆轴仿星器的数值解。该解在距离轴的距离上是二阶的，这在标准Garren-Boozer构造中是不可能的[D. A. Garren和A. H. Boozer，Physics of Fluids B：等离子体物理，2822（1991）]，其假设具有各向同性压力的静磁平衡。在零各向异性的限制，它表明，可以选择一个子集的系数，以避免超定问题。
2020-08-28 physics.plasm-ph
Perturbing an axisymmetric magnetic equilibrium to obtain a quasi-axisymmetric stellarator
它表明，有限的压力，近似准轴对称仿星器平衡可以直接构造（没有数值优化）通过扰动给定的轴对称平衡。这种扰动的大小以两种方式测量，通过分数外旋，以及可选地，通过相对磁场强度，即扰动磁场的平均大小除以未扰动的磁场强度。据发现，显着的分数外部旋转变换可以产生准轴对称扰动，具有类似的相对场强值，尽管事实上，前者的规模更弱的扰动大小。高模式数扰动被确定为候选生成这样的变换与本地电流分布。最佳仿星器平衡的一般非微扰求解器的发展的影响进行了讨论。
2020-08-20 physics.plasm-ph
Control of the bootstrap current in approximately quasi-axisymmetric magnetic fields
Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（国家聚变实验室，CIEMAT）
本文提出了一种基于近准轴对称磁场和分段无源扰动的新策略，旨在实现简单线圈几何、托卡马克式约束性能及通过调节反向电流与岛型分流器的兼容性。
2026-10-27 physics.plasm-ph
Ion-temperature-gradient stability near the magnetic axis of quasisymmetric stellarators
对准对称仿星器中离子温度梯度模的稳定性进行了研究。这是使用一组分析估计与线性gyrokinetic模拟。峰值增长率，其相应的实际频率和波矢量的识别。一阶近轴膨胀模型和十一个现实的设计使用数值优化方法之间的比较。据发现，虽然近轴膨胀是能够复制的增长率，真正的频率和垂直波矢量在内核（无论是使用简化的色散关系和第一原理gyrokinetic模拟），它会导致高估的增长率在较大的半径。ITG色散关系的非共振极限的近似解析解表明，增长率可以系统地更高的准轴对称（QA）配置相比，准螺旋（QH）对称的。然而，除了非常接近的轴，线性陀螺动力学模拟没有显示QA和QH配置之间的系统差异。
2021-02-24 physics.plasm-ph
Solving the problem of overdetermination of quasisymmetric equilbrium solutions by near-axis expansions: I. Generalised force balance
众所周知，在各向同性压力下的静磁平衡中，准对称磁场的构造过程存在超定问题。这导致了广泛的信念，全球拟对称解决方案是可能不存在的。我们开发了一个一般的近轴扩展程序，不依赖于各向同性压力的静磁平衡的假设。然后，我们证明，在各向异性压力的平衡，它是可能的，以规避超定的问题，并进行幂级数解的高阶。这表明，与目前的看法相反，如果放松各向同性压力的静磁平衡假设，则可能存在全局准对称场。
2020-08-11 physics.plasm-ph
Weakly Quasisymmetric Near-Axis Solutions to all Orders
我们表明，弱准对称磁场满足的方程可以解决到任意高阶的权力，从磁轴的距离。本演示不考虑力平衡。解的存在需要适当选择参数，最显著的是环形电流或旋转变换轮廓。我们没有证明展开式收敛（它可能是发散的，但渐近的），因此这里的演示不应该被视为整体解存在的确定性证明。相反，我们提供了一个系统的建设解决方案，任意高阶。
2022-08-04 physics.plasm-ph
MHD stability and the effects of shaping: a near-axis view for tokamaks and quasisymmetric stellarators
本文基于近轴描述研究环形磁场构型的MHD稳定性，发现正三角性可稳定托卡马克，但在准对称仿星器中正豆形截面并不提升稳定性，且有限$β$在无磁剪切时仍能改善稳定性。
2023-02-07 physics.plasm-ph
Properties of a new quasi-axisymmetric configuration
提出了一种新颖的、紧凑的准轴对称结构，它具有低的快粒子损失，并且对理想的MHD不稳定性是稳定的。该设计具有低于8\%的半半径内的通量表面的快速粒子损失率，并示出具有$\langleβ\rangle=3\%$的归一化压力的MHD稳定性极限，其中$\langleβ\rangle$是体积平均的。给出了用SPEC平衡程序计算的不同等离子体β和电流下的通量面。新古典输运系数被证明是类似于一个等效的托卡马克，具有独特的香蕉制度在半半径。初步线圈设计研究，以评估这种配置作为融合相关的实验的可行性。
2018-10-11 physics.plasm-ph
Trapped-particle precession and modes in quasi-symmetric stellarators and tokamaks: a near-axis perspective
本文基于近轴框架解析计算了轴对称与准对称磁场中捕获粒子的弹跳平均漂移，揭示了其对磁场几何与稳定性的依赖，并证明捕获电子可用能量与MHD稳定性密切相关。
2023-09-14 physics.plasm-ph
Construction of Quasisymmetric Stellarators Using a Direct Coordinate Approach
优化仿星器配置和他们的分析性质得到使用近轴展开方法。这样的配置是与良好的约束，引导中心粒子轨迹和新古典输运是同构的托卡马克。这使得它们作为聚变反应堆候选者具有吸引力。使用直接坐标的方法，其中的磁场和通量面函数被发现明确的位置矢量在连续的订单中的距离轴，一阶和二阶准对称的常微分方程组推导出来。准轴对称形状的例子构造使用伪谱数值方法。最后，直接坐标的方法是用来独立验证两个假设通常与准对称磁场，即方程的数量超过了在第三阶的扩展和近轴扩展的参数的数量不禁止精确的准对称实现在一个单一的通量表面。
2020-03-13 physics.plasm-ph
Design of an arrangement of cubic magnets for a quasi-axisymmetric stellarator experiment
使用永磁体来成形仿星器的约束磁场具有减少或消除对非平面线圈的需要的潜力。作为这个想法的概念验证，我们已经开发出一个程序来设计一个立方体永磁体阵列，该阵列与一组环形场线圈协同工作，以限制仿星器等离子体。设计中的所有磁体都被限制为具有相同的几何形状和三种极化类型中的一种，以简化制造，同时仍然产生足够的场精度。我们提出了一些关键的步骤，导致设计，包括周围的设备，根据三个允许的磁铁类型的极化优化程序的磁铁的几何排列，并选择使用的磁铁类型。我们应用这些方法来设计一个阵列的稀土永磁体，可以配对一组平面环形场线圈，以限制一个准轴对称等离子体的环形磁场强度约为0.5 T的轴。
2022-11-16 physics.plasm-ph
Compact quasiaxisymmetric stellarators, a near axisymmetric theory
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Max Plank Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Parks Road, Oxford, OX1 3PU, UK（牛津大学鲁道夫·皮尔斯理论物理中心）
通过近轴对称微扰展开，理论分析紧凑准轴对称仿星器中脊线的形成机制，并数值验证其在内侧负高斯曲率区域的局域化特性。
2026-06-02 physics.plasm-ph
Numerical asymptotics of near-axis expansions of quasisymmetric magnetohydrostatic equilibria with anisotropic pressure
本文提出pyAQSC代码，可将各向异性压力准对称MHS平衡的近轴展开求解至任意阶，并通过第六阶QA平衡、收敛分析及与DESC对比验证其价值。
2025-06-06 physics.plasm-ph
Magnetic fields with precise quasisymmetry for plasma confinement
准对称性是一种不寻常的对称性，可以出现在环形磁场中，使带电粒子和等离子体受到约束。在这里，它表明，准轴对称和准螺旋对称可以实现一个更高的精度比以前认为在一个显着的体积，从而在特殊的限制。对于远离轴对称的1特斯拉平均场（真空旋转变换$>$ 0.4），可以使纵横比为6的体积中的破磁模式振幅与典型的$\sim 50$ $μ$ T地磁场一样小。
2021-11-23 physics.plasm-ph
Optimized quasisymmetric stellarators are consistent with the Garren-Boozer construction
迄今为止，大多数准对称仿星器都是通过数值优化等离子体边界形状来设计的，以最大限度地减少磁场强度$B$的破环傅立叶模式。在高纵横比时，更快的方法是从Garren和Boozer [PhysFluids B 3，2805（1991）]导出的磁轴附近的准对称方程直接构造等离子体形状。在这里，我们表明，许多基于优化的配置的核心形状和旋转变换可以准确地描述这种直接建设的方法。这种一致性支持使用近轴结构作为现代仿星器配置的精确分析模型。
2019-05-11 physics.plasm-ph
Direct construction of optimized stellarator shapes. II. Numerical quasisymmetric solutions
准对称仿星器是吸引人的智力和聚变反应堆的候选人，因为指导中心的粒子轨迹和新古典运输同构的托卡马克，这意味着良好的约束。以前，准对称磁场已经通过应用黑盒优化算法来最小化磁场强度$B$的破环傅立叶模式来识别。在这里，我们直接构建磁场在圆柱坐标系中，是准对称的领先顺序的距离，从磁轴，而不使用优化。该方法涉及最初由Garren和Boozer [Phys.Fluids B 3，2805（1991）]导出的一维非线性常微分方程的解。我们证明了这种无优化方法的有用性和准确性，通过提供这种构造的结果作为代码VMEC和BOOZ_XFORM的输入，确认了磁谱的纯度和缩放。这个数量级的准对称磁场的空间由磁轴形状和其他三个实数参数化，其中一个反映了轴上的环形电流密度，另一个是仿星器对称性的零。这里的方法可以用来产生良好的初始条件，为传统的优化，其速度可以穷举搜索的参数空间。
2018-12-04 physics.plasm-ph
Energetic Particle Tracing in Optimized Quasisymmetric Stellarator Equilibria
本研究评估近轴展开法在优化准对称仿星器中计算高能粒子轨道与损失份额的准确性，分析准对称偏差的影响，验证了其在瞬态损失区间的适用性并推导了相关有效表达式。
2024-04-15 physics.plasm-ph
Mapping the space of quasisymmetric stellarators using optimized near-axis expansion
提出了一种快速计算准轴对称和准螺旋对称仿星器形状和性质的方法。在这种方法中，最优化被应用于磁流体动力学平衡和准对称的方程，如Garren和Boozer [Phys. Fluids B，3，2805（1991）]所制定的那样，在离磁轴的小距离处展开。由于通过扩展减少了方程，计算成本显着降低到1 CPU-秒的量级，从而能够在参数空间上进行宽范围和高分辨率的扫描。与传统仿星器优化相反，这里的成本函数用于最大化膨胀准确的体积。成本函数中的关键项是$|| \nabla\mathbf B ||$，以最大化现场的标度长度。使用该方法，计算并给出了一个$5\times 10^5$优化构型数据库。准对称配置被观察到存在于连续带，不同的磁轴长度的平均长径比。发现了几种新的结构类型，包括准螺旋对称场，其中场周期数为2或6以上。
2022-12-08 physics.comp-ph physics.plasm-ph
An asymptotic Grad-Shafranov equation for quasisymmetric stellarators
本研究针对线圈真空场主导、等离子体电流项不可忽略的准对称仿星器，推导了受Grad-Shafranov方程和通量面条件约束的一阶渐近模型，发现了包含近轴解在内的多类特殊解，且其中一类解与VMEC结果吻合良好。
2024-06-21 physics.plasm-ph
Equilibrium of a simplified coil quasi-axisymmetric stellarator: Free boundary approach
本文采用自由边界方法，利用DESC求解器对简化线圈准轴对称仿星器进行平衡和优化，通过最小化有效波纹幅度降低新经典输运，展示了真空场和有限压力下的准轴对称位形。
2026-06-23 physics.plasm-ph
QUARZ: a quasi-static particle-in-cell code with non-uniform radial grids for plasma wakefields
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）
QUARZ是首个等离子体物理领域生产级零接触模拟代码，为圆柱几何束流驱动等离子体尾场开发了带非均匀径向网格的准静态粒子-in-细胞方案，模拟AWAKE质子束自调制结果与HiPACE++一致。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Kinetic description of quasi-stationary axisymmetric collisionless accretion disk plasmas with arbitrary magnetic field configurations
一个动力学处理的高温，低密度天体物理吸积盘，如被认为是目前在一些辐射效率低的吸积流到黑洞中发生的无碰撞磁化等离子体。准静态配置进行了研究，在一个弗拉索夫-麦克斯韦描述的框架内。等离子体被视为轴对称的，并受到缓慢时变的引力场和电磁场的作用。假设磁场的特征是由一个家庭的局部嵌套，但开放的磁表面。这些等离子体的慢碰撞动力学的影响，产生一个减少gyrokinetic Vlasov方程的动力学分布函数。为了做到这一点，首先确定一个渐近准稳态解，表示为一个广义双麦克斯韦分布表示的相关绝热不变量。的解决方案的存在取决于有合适的动力学约束和条件，导致粒子捕获现象。有了这个解决方案，可以处理温度各向异性，环形和极向流速度和有限Larmor半径的影响。分布函数的渐近展开允许所有相关流体场的分析评价。讨论了该解的基本理论特征及其天体物理意义。作为应用，讨论了用\textquotedblleft动力学发电机效应\textquotedblright描述慢时变吸积流动力学和自产生磁场的可能性。这两种效应都与内在动力学物理机制有关。
2011-05-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Single-stage gradient-based stellarator coil design: Optimization for near-axis quasi-symmetry
我们提出了一种新的线圈设计范例的磁约束仿星器。我们的方法直接优化线圈的形状和线圈电流，以产生一个真空准对称磁场与目标旋转变换的磁轴上。这种方法不同于传统的两阶段方法，在该方法中，首先找到具有期望的物理特性的磁配置，然后设计线圈以近似地实现该磁配置。所提出的单级方法使我们能够在限制和工程要求之间找到一个折衷方案，即，找到易于构建的具有良好约束性能的线圈。利用前向灵敏度和伴随灵敏度，我们推导出目标中物理量的导数，该目标由非线性周期微分方程约束。在两个数值例子中，我们比较了不同的基于梯度的下降算法，发现通过拟牛顿法将近似的二阶导数信息是至关重要的收敛。我们还探索了最小化器附近的优化景观，并发现目标大多是平坦的许多方向，这表明有足够的自由来找到简单的，因此易于构建的线圈。
2022-03-15 cs.NA math.NA math.OC
