Гирокинетический Электромагнитный

Gyrokinetic ElectroMagnetic (GEM) — это модель гирокинетической плазменной турбулентности, в которой используется $\delta f$ метод частиц в ячейках . Он используется для изучения волн, нестабильностей и нелинейного поведения термоядерной плазмы токамака. Информацию о GEM можно найти на веб-странице GEM. ^{[ 1 ]} Существует две версии GEM, одна из них — версия с флюсовой трубкой. ^{[ 2 ]} а другой — глобальная общая геометрия версия. ^{[ 3 ]} Обе версии GEM используют систему координат, совмещенную с полем. Ионы рассматриваются кинетически, но усредняются по их гиробитам, а электроны рассматриваются как дрейфово-кинетические.

Моделирование плазмы токамака

GEM решает уравнения электромагнитной гирокинетики, которые являются соответствующими уравнениями для хорошо намагниченной плазмы. Плазма рассматривается статистически как кинетическая функция распределения. Функция распределения зависит от трехмерного положения, энергии и магнитного момента. Эволюция функции распределения во времени описывается гирокинетической теорией , которая просто усредняет систему уравнений Власова-Максвелла по быстрому гиродвижению, связанному с частицами, демонстрирующими циклотронное движение вокруг силовых линий магнитного поля. Это устраняет быстрые масштабы времени, связанные с гиродвижением, и снижает размерность задачи с шести до пяти.

Алгоритм решения уравнений

delta-f частиц в ячейках (PIC) GEM использует метод моделирования плазмы . Расширение об адиабатическом отклике сделано для того, чтобы электроны преодолели предел малого шага по времени, вызванный быстрым движением электронов. GEM использует новый электромагнитный алгоритм, позволяющий проводить прямое численное моделирование электромагнитных проблем при высоких давлениях плазмы. GEM использует двумерную декомпозицию доменов (см. метод декомпозиции доменов ) сетки и частиц для достижения хорошей производительности на компьютерах с массовым параллелизмом. Метод Монте-Карло используется для моделирования кулоновских столкновений под малыми углами .

Приложения

GEM используется для изучения нелинейной физики, связанной с турбулентностью и переносом плазмы токамака . С помощью GEM была исследована турбулентность токамака, вызванная режимами градиента ионной температуры, режимами градиента электронной температуры, режимами захваченных электронов и режимами микротиринга. Он также используется для изучения собственных магнитогидродинамических (см. Магнитогидродинамика ) собственных мод, управляемых энергичными частицами.

Ссылки

^ Группа моделирования плазмы - Центр комплексных исследований плазмы
^ Метод дельта-f для гирокинетического моделирования с кинетическими электронами и электромагнитными возмущениями, Ю. Чен и С. Паркер, J. Comput. Физ. 189 463 (2003).
^ Электромагнитное гирокинетическое моделирование турбулентности частиц в ячейках delta-f с реалистичными равновесными профилями и геометрией, Ю. Чен и С. Паркер, J. of Comp. Физ. 220 839 (2007)

Внешние ссылки

http://cips.colorado.edu/Group/Simulation/Gem.php

Эта вычислительной физике статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Эта физике плазмы статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Группа моделирования плазмы - Центр комплексных исследований плазмы

[2] Метод дельта-f для гирокинетического моделирования с кинетическими электронами и электромагнитными возмущениями, Ю. Чен и С. Паркер, J. Comput. Физ. 189 463 (2003).

[3] Электромагнитное гирокинетическое моделирование турбулентности частиц в ячейках delta-f с реалистичными равновесными профилями и геометрией, Ю. Чен и С. Паркер, J. of Comp. Физ. 220 839 (2007)

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]