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反应器尺度托卡马克边缘湍流模拟的局部对齐和非对齐离散方案分析。 (英语) Zbl 07711540号

总结:边缘湍流代码将在ITER数据的解释和EU-DEMO的可靠预测中发挥关键作用。目前,此类代码尚不能在反应堆规模上进行常规模拟,而是集中于TCV或ASDEX升级等较小的实验。必须确定与反应堆尺寸成比例的数值方法,并且能够处理高度各向异性的湍流结构,同时处理存在X点、容器壁和偏滤器目标的边缘中的复杂磁性几何形状。特别是在这种情况下,出现了两种主要方法,即非对齐离散化方案和局部对齐离散化方法(通常称为通量-坐标独立方法(FCI))。我们分析了这两种方案对下一代聚变反应堆的适用性和可扩展性。我们发现,对于剪切Alfvén动力学,非对齐方案与对齐方案的计算成本之比为(propto left(frac{R_0}{q\rho_s}right)^2,对于电子热传导,计算成本之比为(left(frac{R0}{q\ rho_s{right))^3,其中,(R_0)是托卡马克的大半径,(q\)边缘和(rhos)处安全系数的估计值是代表待解决湍流结构典型尺寸的漂移尺度。因此,在计算性能方面,可以认为局部对齐方案对反应堆规模的托卡马克非常有利。另一方面,局部对齐格式的边界条件处理更复杂,最近提出了浸没边界法(IBA)。我们结合FCI方法数值验证了该方法的有效性。最后,我们首次尝试用FCI代码GRILLIX在真实参数和真实几何中模拟ITER边缘湍流。

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76倍 流体力学
82至XX 统计力学,物质结构
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