Turbulencia inducida por inestabilidades de gradiente de temperatura de iones Hasegawa-Wakatani y Hasegawa-Wakatani modificada
Autores: Del Sarto, Daniele; Ghizzo, Alain
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Turbulencia inducida por inestabilidades de gradiente de temperatura de iones Hasegawa-Wakatani y Hasegawa-Wakatani modificada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Investigación
Aparición de flujo zonal
Modelo de iones atrapados girocinéticos
Inestabilidades del gradiente de temperatura de iones
Plasmas de tokamak
Tensor de Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Revisamos algunos resultados recientes que se han obtenido en la investigación de la aparición de flujos zonales, mediante un modelo de iones atrapados girocinéticos, en el régimen de inestabilidades del gradiente de temperatura de iones para plasmas de tokamak. Mostramos que una formulación análoga de la dinámica de flujos zonales en términos del tensor de Reynolds se aplica en los regímenes fluidos y cinéticos, donde los efectos de polarización juegan un papel importante. El régimen cinético conduce a la aparición de un modo resonante a una frecuencia cercana a la frecuencia de deriva. Con el objetivo de modelar tanto los regímenes fluidos como cinéticos de los flujos zonales, utilizamos en este artículo una metodología para derivar tanto los modelos de Charney-Hasegawa-Mima (CHM) como los de Hasegawa-Wakatani. Esta metodología se basa en el modelo de iones atrapados y es análoga a la jerarquía que lleva de la ecuación de Vlasov a las ecuaciones macroscópicas de fluidos. Se investiga y discute la naturaleza de los flujos zonales en la jerarquía de los modelos de Mima, Hasegawa y Wakatani a través de comparaciones con simulaciones cinéticas globales. Se discuten aplicaciones a la ecuación CHM, que se aplica a una amplia variedad de sistemas hidrodinámicos, que van desde procesos a gran escala encontrados en plasma confinado magnéticamente hasta la llamada turbulencia zonostrófica que emerge en el caso de turbulencia barotrópica forzada bidimensional a pequeña escala (Sukoriansky et al. Phys. Rev. Letters, 101, 178501, 2008).
Descripción
Revisamos algunos resultados recientes que se han obtenido en la investigación de la aparición de flujos zonales, mediante un modelo de iones atrapados girocinéticos, en el régimen de inestabilidades del gradiente de temperatura de iones para plasmas de tokamak. Mostramos que una formulación análoga de la dinámica de flujos zonales en términos del tensor de Reynolds se aplica en los regímenes fluidos y cinéticos, donde los efectos de polarización juegan un papel importante. El régimen cinético conduce a la aparición de un modo resonante a una frecuencia cercana a la frecuencia de deriva. Con el objetivo de modelar tanto los regímenes fluidos como cinéticos de los flujos zonales, utilizamos en este artículo una metodología para derivar tanto los modelos de Charney-Hasegawa-Mima (CHM) como los de Hasegawa-Wakatani. Esta metodología se basa en el modelo de iones atrapados y es análoga a la jerarquía que lleva de la ecuación de Vlasov a las ecuaciones macroscópicas de fluidos. Se investiga y discute la naturaleza de los flujos zonales en la jerarquía de los modelos de Mima, Hasegawa y Wakatani a través de comparaciones con simulaciones cinéticas globales. Se discuten aplicaciones a la ecuación CHM, que se aplica a una amplia variedad de sistemas hidrodinámicos, que van desde procesos a gran escala encontrados en plasma confinado magnéticamente hasta la llamada turbulencia zonostrófica que emerge en el caso de turbulencia barotrópica forzada bidimensional a pequeña escala (Sukoriansky et al. Phys. Rev. Letters, 101, 178501, 2008).