Hamiltonian gyrofluid reductions of gyrokinetic equations

Emanuele Tassi

未经修订的条款物理学报A：数学与理论 Anneée:2019年

回转运动方程的哈密顿回转流体约化

(1)

伊曼纽尔·塔西

功能：奥特尔
人员ID:1076424

约瑟夫·路易斯·拉格朗日

Résumé

我们提供了一个从回转运动方程的哈密顿系统导出哈密顿电磁回转流体模型的一般框架。所提出的程序允许导出与平行于平衡磁场的速度坐标有关的任意数量的矩的回转流体模型。由此产生的旋涡流体模型特别考虑了有限拉莫尔半径效应、平衡温度各向异性以及平行于平衡磁场方向上磁场的波动，从而推广了文献中先前提出的哈密顿旋涡流体模式。从母旋回动力学模型到旋回流体模型的哈密顿约化过程分两个阶段进行。在第一步中，在证明母旋动力学系统确实具有哈密顿结构后，通过泊松子代数论证导出了哈密顿系统，该论证描述了相对于磁矩坐标平均的旋心分布函数的扰动的演化。第二阶段通过闭包关系将后一个模型引入到旋涡流体模型中，该闭包关系适用于矩层次中的任意阶次，从而保证哈密顿结构的保持。给出了回转流体模型非经典泊松括号的卡西米尔不变量。文中还说明了在二维极限下，如何将回转流体模型方程以拉格朗日不变量的平流方程的形式转换为广义不可压缩速度场传输的拉格朗基不变量，从而推广了以往哈密顿回转流体和漂移流体模型的结果。应用哈密顿约化方法导出了一个五场旋涡流体模型，该模型演化了电子物种的前两个矩和离子物种的前三个矩。对于五场模型，给出了Casimir不变量和拉格朗日平流公式。讨论了有关程序可能变体的备注。作为一个例子，它显示了如何通过一个变种的程序，可以导出包含平衡电子温度各向异性效应的动力学阿尔芬波的等温双场模型。

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伊曼纽尔·塔西。回转运动方程的哈密顿回转流体约化。物理学报A：数学与理论2019年，第465501页。⟨哈尔-02361125⟩

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