×
贾科明，M。;里奇，P。;A.科罗多。;G.Fourestey。;D.加拉西。;兰蒂，E。;D.曼奇尼。;北卡罗来纳州里查特。;斯坦格，L.N。;瓦里尼，N。

托卡马克边界等离子体湍流和动力学中性动力学的自洽模拟GBS代码。 （英语） Zbl 07536784号

J.计算。物理学。 463，文章ID 111294，26 p.（2022）.
摘要：GBS的新版本[P.利玛窦等人，“刮削层条件下等离子体湍流的模拟：GBS代码、模拟结果和代码验证”，plasma Phys。受控融合54，第12号，文章ID 124047，（2012；doi:10.1088/0741-3335/54/12/124047);F.D.Halpern先生等人，J.Comput。物理学。315, 388–408 (2016;Zbl 1349.82146号);P.帕鲁塔等人，“使用GBS代码模拟改道托卡马克外围的等离子体湍流”，Phys。血浆25（2018；doi:10.1063/1.5047741)]如所述。GBS是一个三维、通量驱动、全局、双流体湍流代码，用于托卡马克边界等离子体湍流和动力学中性动力学的自我模拟。在这里提出的新版本中，模拟域被扩展到包含整个等离子体体积，避免了与堆芯的人工边界，因此保留了堆芯-边缘-SOL的相互作用。引入了环形坐标系以增加代码的灵活性，允许模拟任意磁配置（例如单零、双零和雪花配置），这也可能是实验放电平衡重建的结果。本文介绍了泊松方程和安培方程的一种新的迭代求解器的实现，这使得与直接求解器的使用相关的代码大大加快，从而允许有效的电磁模拟，避免使用Boussinesq近似。最初为有限组态开发的自洽动力学中性模型被移植到当前版本GBS考虑的磁性组态中，并进行了仔细优化。实现了一种新的MPI并行化，以并行演化等离子和中性模型，从而提高代码的可伸缩性。利用制造解方法验证了等离子体和中性模型的数值实现。作为新版GBS模拟能力的一个例子，给出了TCV托卡马克放电的模拟。

引用于1文件

MSC公司：

65传真 数值线性代数
65年xx月 数值算法的计算机方面
76×xx 电磁场中的电离气体流动；浆流

关键词：

等离子体湍流;托卡马克边界;GBS代码

引文：

兹比尔1349.82146

软件：

令人信服的;数学软件;格基尔;PETSc公司;tokam3倍;炒作;埃雷内;烤架;FELTOR公司;BOUT公司++
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{M.Giacomin}等人，J.Compute。物理学。463，文章ID 111294，26 p.（2022；Zbl 07536784）
全文： 内政部 arXiv公司

参考文献：

[1] Loarte，A.，第4章：功率和粒子控制，Nucl。融合，47，S203（2007）
[2] 秦红；科恩，R.H。；内文斯，W.M。；Xu，X.Q.，边缘等离子体的几何回转动力学理论，物理学。Plasmas，14，5，文章056110 pp.（2007）
[3] 哈姆，T.S。；王璐；Madsen，Jens，托卡马克边缘湍流的全电磁非线性回转动力学方程，物理学。Plasmas，16，2，文章022305 pp.（2009）
[4] 弗雷，B.J。；Jorge，R。；Ricci，P.，托卡马克装置等离子体外围的回转动力学模型，等离子体物理学杂志。，第86、2条，第905860205页（2020年）
[5] Chang，C.S。；Ku，S。；Loarte，A。；帕莱尔，V。；Koechl，F。；罗曼内利，M。；Maingi，R。；安，J.-W。；格雷，T。；Hughes，J.，从当前托卡马克到ITER的偏滤器热流宽度的回转运动投影，Nucl。融合，57，11，第116023条pp.（2017）
[6] Shi，E.L。；哈米特，G.W。；Stoltzfus-Dueck，T。；Hakim，A.，直开放场线等离子体中湍流的回旋动力学连续体模拟，J.等离子体物理学。，83, 3, 1-27 (2017)
[7] 潘，Q。；托尔德，D。；Shi，E.L。；哈米特，G.W。；Jenko，F.，开放场线系统湍流基因的全F版本，Phys。Plasmas，25，6，第062303条pp.（2018）
[8] 科内，L。；Kiviniemi，T.P。；Leerink，S。；Niskala，P。；Rochford，R.，ELMFIRE中环形限制托卡马克等离子体全f回转动力学模拟的改进边界条件，Contrib.Plasma Phys。，58, 6-8, 534-539 (2018)
[9] 多尔夫，M。；Dorr，M.，《5D全F连续回转动力学代码的进展》，COGENT，Contrib.Plasma Phys。，第201900113页（2020）
[10] 杜德森，B.D。；艾伦。；Breyiannis，G。；布鲁格，E。；布坎南，J。；Easy，L。；Farley，S。；约瑟夫，I。；Kim，M。；McGann，A.D。；Omotani，J.T。；M.V.乌曼斯基。；Walkden，N.R。；夏，T。；Xu，X.Q.，BOUT++：最近和当前的发展，J.Plasma Phys。，第81、1条，第365810104页（2015年）
[11] 帕鲁塔，P。；里奇，P。；Riva，F。；Wersal，C。；比德尔，C。；Frei，B.，使用GBS代码模拟分流托卡马克外围的等离子体湍流，Phys。Plasmas，25，11，第112301条pp.（2018）
[12] 朱，B。；Francisquez，M。；罗杰斯，B.N.，GDB：托卡马克边缘等离子体湍流和输运的全球3D双流体模型，计算。物理学。社区。，232, 46-58 (2018) ·兹伯利07694787
[13] 斯特格梅尔，A。；Coster博士。；A.罗斯。；少校，O。；拉克纳，K。；Poli，E.，GRILLIX：基于通量坐标无关方法的3D湍流代码，Plasma Phys。控制。Fusion，60，3，第035005条pp.（2018）
[14] 尼尔森，A.H。；Xu，G.S。；Madsen，J。；瑙林，V。；Juul Rasmussen，J。；Wan，B.N.，聚变等离子体中高禁闭跃迁动力学的模拟，物理学。莱特。A、 379、47-48、3097-3101（2015）
[15] Tamain，P。；Bufferand，H。；Ciraolo，G。；科林，C。；加拉西，D。；根德里，哲学博士；施瓦德，F。；Serre，E.，《托卡马克等离子体多功能磁几何边缘湍流流体模拟的TOKAM3X代码》，J.Compute。物理。，321, 606-623 (2016) ·Zbl 1349.82154号
[16] Wiesenberger，M。；Einkemmer，L。；持有，M。；古铁雷斯-米拉，A。；塞兹，X。；Iakymchuk，R.，并行计算机体系结构上Feltor代码和库的再现性、准确性和性能，计算。物理学。社区。，238, 145-156 (2019)
[17] Braginskii，S.I.，《血浆中的转运过程》，《血浆物理学评论》。，1 (1965)
[18] Zeiler，A。；Drake，J.F。；罗杰斯，B.，环形等离子体中离子热动力学的非线性简化Braginskii方程，物理学。等离子体，4，6，2134-2138（1997）
[19] 里奇，P。；罗杰斯，B.N。；Brunner，S.，简单磁化环形等离子体中的高约束和低约束模式，物理学。修订稿。，100、22、第6条pp.（2008）
[20] 里奇，P。；Rogers，B.N.，交换驱动环形等离子体中的输运标度，物理学。Plasmas，16，6，文章062303 pp.（2009）
[21] 法索利，A。；拉比特，B。；McGrath，M。；穆勒，S.H。；Plyushchev，G。；波德斯塔，M。；Poli，F.M.，《简单磁化等离子体中的静电湍流和输运》，Phys。Plasmas，13，5，文章055902 pp.（2006）
[22] 里奇，P。；罗杰斯，B.N.，简单磁化环形等离子体中的湍流相空间，物理学。修订稿。，104，14，第145001条pp.（2010）
[23] 里奇，P。；泰勒，C。；法索利，A。；弗诺，I。；古斯塔夫森，K。；伊拉吉，D。；Loizu，J.，湍流代码验证方法：模拟实验协议的量化以及在TORPEX实验中的应用，Phys。Plasmas，18，3，文章032109 pp.（2011）
[24] Li，B。；罗杰斯，B.N。；里奇，P。；Gentle，K.W.，《Helimak中的等离子体输运和湍流：模拟和实验》，Phys。Plasmas，第16、8条，第082510页（2009年）
[25] 罗杰斯，B.N。；Ricci，P.，线性磁化等离子体中的低频湍流，物理学。修订稿。，104、22、第225002条pp.（2010）
[26] Gekelman，W。；普菲斯特，H。；幸运，Z。；Bamber，J。；Leneman，D。；Maggs，J.，《大型等离子体研究装置——加州大学洛杉矶分校LAPD的设计、建造和性能》，《科学评论》。仪器。，62, 12, 2875-2883 (1991)
[27] 里奇，P。；Halpern，F.D。；Jolliet，S。；Loizu，J。；莫西托，A。；法索利，A。；弗诺，我。；Theiler，C.，《刮削层条件下等离子体湍流的模拟：GBS代码、模拟结果和代码验证》，plasma Phys。控制。融合，54，12，第124047条pp.（2012）
[28] Halpern，F.D。；Horacek，J。；R.A.皮特斯。；Ricci，P.，托卡马克内壁受限等离子体主刮削层热流宽度定标的理论解释，等离子体物理学。控制。Fusion，58，8，第084003条pp.（2016）
[29] 莫塞托，A。；Halpern，F.D。；Jolliet，S。；Loizu，J。；Ricci，P.，《有限离子温度对刮削层湍流的影响》，Phys。Plasmas，22，1，文章012308 pp.（2015）
[30] Halpern，F.D。；Jolliet，S。；Loizu，J。；莫塞托，A。；Ricci，P.，托卡马克刮除层中的理想气球模式，Phys。Plasmas，20，5，文章052306 pp.（2013）
[31] Wersal，C。；Ricci，P.，托卡马克刮削层等离子体湍流和动力学中性动力学的第一原理自洽模型，Nucl。Fusion，55，12，第123014条，pp.（2015）
[32] Riva，F。；里奇，P。；Halpern，F.D。；Jolliet，S。；Loizu，J。；Mosetto，A.，《等离子体模拟验证方法及其在刮削层湍流代码中的应用》，Phys。Plasmas，21，6，文章062301 pp.（2014）
[33] 帕鲁塔，P。；比德尔，C。；里奇，P。；Theiler，C.，《转向托卡马克中的Blob速度定标：理论与模拟的比较》，《物理学》。Plasmas，第26、3条，第032302页（2019年）
[34] 比德尔，C.F。；Ricci，P.，《理解设置托卡马克刮除层密度衰减长度的湍流机制》，J.Plasma Phys。，86, 1 (2020)
[35] 费希特米勒，M。；科里根，G。；西蒙尼，R。；承诺，JET接头，核心边缘耦合和边缘对整体等离子体性能的影响，Czechoslov。物理学杂志。，48，25-38（1998年）
[36] Dif-Pradalier，G。；Caschera，E。；Ghendrih，P。；唐纳，P。；加贝，X。；格兰吉拉德，V。；拉图，G。；诺西尼，C。；Sarazin，Y.，《融合等离子体中全球边缘-核心相互作用的证据》，Plasma fusion Res.，12，第1203012页，（2017）
[37] 格伦费尔，G。；van Milligen，哲学博士。；美国洛萨达。；埃斯特拉达，T。；刘，B。；席尔瓦，C。；斯波劳尔，M。；Hidalgo，C.，边缘径向电场对TJ-II恒星仪边缘刮除层耦合的影响，Nucl。融合，60，1，第014001条pp.（2019）
[38] Giacomin，M。；Ricci，P.，《使用双流体模拟研究托卡马克边缘的湍流传输状态》，《等离子体物理学杂志》。，第86、5条，第905860502页（2020年）
[39] Giacomin，M。；Stagni，A。；里奇，P。；Boedo，J.A。；Horacek，J。；Reimerdes，H。；Tsui，C.K.，单零l型放电中近、远刮削层宽度的理论定标律，Nucl。融合，61，7，第076002条pp.（2021）
[40] Oliveira，D.S。；Body，T.，针对TCV-X21改道L模式参考情况验证边缘湍流代码，Nucl。Fusion（2022），出版中
[41] Giacomin，M。；斯坦格，L.N。；Ricci，P.，雪花磁组态等离子体边界中的湍流和流动，Nucl。融合，60，2，第024001条pp.（2020）
[42] 萨默斯，H.P。；迪克森，W.J。；奥穆兰，M.G。；北卡罗来纳州巴德内尔。；怀特福德，A.D。；布鲁克斯，D.H。；朗·J。；南达科他州Loch。；Griffin，D.C.，动态有限密度等离子体中的电离态、激发布居和杂质发射：I.轻元素的广义碰撞辐射模型，等离子体物理学。控制。融合，48,2263（2006）
[43] 北比塞。；Das，A。；Deshpande，S。；杰哈·R。；Kaw，P。；Sen，A。；Singh，R.，Edge和刮削层托卡马克等离子体湍流模拟，使用双场流体模型，Phys。Plasmas，第12、7条，第072520页（2005年）
[44] Thrysöe，A.S。；勒滕，M。；Madsen，J。；瑙林，V。；尼尔森，A.H。；Rasmussen，J.J.，环形约束等离子体的湍流刮除层中与中性粒子相互作用产生的等离子体粒子源，Phys。Plasmas，25，3，文章032307 pp.（2018）
[45] Leddy，J。；杜德森，B。；Willett，H.，线性器件中等离子体湍流和中性粒子之间相互作用的模拟，Nucl。马特。能源，1994-998（2017）
[46] 马兰特，Y。；Tamain，P。；福特萨克，R。；Ghendrih博士。；Bufferand，H。；Genesio，P。；Mekkaoui，A.，《中性粒子对刮削层湍流的影响及其在快速相机数据解释中的应用》，J.Nucl。材料。，438，S518-S521（2013）
[47] Reiter博士。；Baelmans，M。；Boerner，P.，《EIRENE和B2-EIRENE代码》，《融合科学》。技术。，47, 2, 172-186 (2005)
[48] 风机，D-M。；马兰特，Y。；Tamain，P。；Bufferand，H。；Ciraolo，G。；根德里，博士。；Serre，E.，三维流体湍流代码TOKAM3X和动力学中性代码EIRENE的自洽耦合，Contrib.Plasma Phys。，58，6-8，490-496（2018）
[49] Jolliet，S。；Halpern，F.D。；Loizu，J。；莫塞托，A。；Ricci，P.，长宽比对有限刮削层等离子体湍流的影响，Phys。Plasmas，21，2，文章022303 pp.（2014）
[50] 劳埃德，B。；Ahn，J.W。；Akers，R.J。；Appel，L.C.公司。；Applegate，D.，MAST和低纵横比对托卡马克物理的影响，等离子体物理。控制。融合，46，12B，第B477条pp.（2004）
[51] Loizu，J。；里奇，P。；Halpern，F.D。；Jolliet，S.，磁前鞘入口处等离子体流体模型的边界条件，Phys。Plasmas，第19、12页，第122307条，pp.（2012）
[52] Loizu，J。；里奇，P。；Halpern，F.D。；Jolliet，S。；Mosetto，A.，托卡马克刮削层中的内禀环向旋转，物理学。Plasmas，21，6，文章062309 pp.（2014）
[53] Jolliet，S。；Halpern，F.D。；Loizu，J。；莫塞托，A。；Riva，F。；Ricci，P.，托卡马克刮削层湍流模拟中并行梯度算子的数值方法及其在GBS代码中的应用，计算。物理学。社区。，188, 21-32 (2015) ·Zbl 1344.76035号
[54] Patnakar，S.V.，《数值传热和流体流动》（1980年）·Zbl 0521.76003号
[55] 彼得森，J.L。；Hammett，G.W.，应用于边缘等离子体湍流的正性保持和平流算法，SIAM J.Sci。计算。，35、3、B576-B605（2013）·Zbl 1273.76450号
[56] 中华人民共和国埃姆斯泰。；Buttari，A。；卓越，J.-Y。；Mary，T.，多核架构上块低秩多前沿因子分解的性能和可扩展性，ACM Trans。数学。软质。，45，2（2019）·Zbl 1471.65025号
[57] 巴莱，S。；Abhyankar，S。；M.F.亚当斯。；Brown，J。；布鲁纳，P。；Buschelman，K。；达尔星。；Dener，A。；艾伊霍特，V。；格罗普，W.D。；卡佩耶夫，D。；考希克，D。；Knepley，M.G。；May，D.A。；McInnes，L.C.（2019），PETSc网页
[58] R·D·法尔古特。；Yang hypre，U.M.，高性能预处理程序库，（国际计算科学会议（2002），Springer），632-641·Zbl 1056.65046号
[59] D.N.Wakam，J.Erhel，《基于牛顿基础和紧缩重启的GMRES并行性和稳健性》，2011年·Zbl 1288.65042号
[60] Wolfram Research，Inc.Mathematica，12.2版，伊利诺伊州香槟市，2020年。
[61] 莫塞托，A。；Halpern，F.D。；Jolliet，S。；Loizu，J。；Ricci，P.，托卡马克刮擦层中的湍流状态，Phys。Plasmas，第20、9条，第092308页（2013年）
[62] Cima，G。；Bravenec，R.V。；Wootton，A.J。；雷佩尔，T.D。；甘地，R.F。；瓦茨，C。；Kwon，M.，德克萨斯实验托卡马克升级中的堆芯温度波动和相关热传输，Phys。等离子体，2，3，720-726（1995）
[63] Freethy，S.J。；康威，G.D。；Classen，I类。；克里，A.J。；Happel，T。；科恩，A。；瓦诺瓦克，B。；White，A.E.，使用相关电子回旋辐射测量ASDEX升级托卡马克上的湍流电子温度波动，《科学评论》。仪器。，第87、11条，第11E102页（2016年）
[64] 弗诺，I。；拉比特，B。；波德斯塔，M。；法索利，A。；米勒，S.H。；波利，F.M。；里奇，P。；泰勒，C。；Brunner，S。；Diallo，A.，等离子体中交换波产生水滴机制的实验观察，Phys。修订稿。，第100、5条，第055004页（2008年）
[65] Xu，G.S。；瑙林，V。；Fundamenski，W。；伊达尔戈，C。；阿隆索，J.A。；席尔瓦，C。；贡卡尔维斯，B。；尼尔森，A.H。；拉斯穆森，J.J。；Krasheninikov，S.I.，JET托卡马克边缘等离子体中的水滴/空穴形成和纬向流生成，Nucl。Fusion，49，9，第092002条pp.（2009）
[66] 贡卡尔维斯，B。；伊达尔戈，C。；席尔瓦，C。；佩德罗萨，文学硕士。；Erents，K.，JET等离子体边界区湍流径向结构的统计描述，J.Nucl。材料。，337, 376-380 (2005)
[67] Tanaka，H。；Ohno，N。；浅仓，N。；Y.Tsuji。；川岛，H。；高村，S。；Uesugi，Y.，JT-60U L型SOL等离子体高低场侧波动特性的统计分析，Nucl。Fusion，49，6，第065017条，pp.（2009）
[68] Walkden，N.R。；Militello，F。；哈里森，J。；Farley，T。；Silburn，S。；Young，J.，通过高速成像识别MAST刮除层中的间歇性传输，Nucl。马特。能源，12175-180（2017）
[69] Tsui，C.K。；Boedo，J.A。；Myra，J.R。；杜瓦尔，B。；拉比特，B。；泰勒，C。；维亚内洛，N。；维杰弗斯，W.A.J。；Reimerdes，H。；Coda，S.，TCV托卡马克中的丝速度定标验证，物理。Plasmas，25，7，文章072506 pp.（2018）
[70] D'Impolito，D.A。；Myra，J.R。；Zweben，S.J.，《间歇性水滴细丝的对流输送：理论和实验的比较》，《物理学》。Plasmas，第18、6页，第060501条，pp.（2011）
[71] Schirmer，J。；康威，G.D。；Zohm，H。；Suttrop，W.，ASDEX升级托卡马克的径向电场及其相关切变，Nucl。Fusion，46，9，S780（2006）
[72] 麦克德莫特，R.M。；Lipschultz，B。；休斯，J.W。；Catto，P.J。；哈伯德，A.E。；哈钦森，I.H。；Granetz，R.S。；格林沃尔德，M。；拉庞巴德，B。；Marr，K.，边缘径向电场结构及其与Alcator C-Mod等离子体中H模限制的关系，物理学。Plasmas，16，5，文章056103 pp.（2009）
[73] 斯坦格比，P.C.，《磁性聚变装置的等离子体边界》（2000），CRC出版社
[74] Reimerdes，H。；Duval，B.P。；Elaian，H。；法索利，A。；O·Février。；泰勒，C。；巴格纳托，F。；Baquero-Ruiz，M。；布兰查德，P。；Brida，D.，带挡板分流器的初始TCV操作，Nucl。Fusion，61，2，文章024002，第（2021）页
[75] Bufferand，H.公司。；塔曼，P。；Baschetti，S。；Bucalossi，J。；Ciraolo，G。；Fedorczak，N。；Ghendrih博士。；Nespoli，F。；Schwander，F.，边缘多组分等离子体的三维建模，考虑到真实的壁几何，Nucl。马特。能源，18，82-86（2019）
[76] Jorge，R。；里奇，P。；Loureiro，N.F.，任意碰撞条件下刮削层等离子体动力学的漂移动力学分析模型，等离子体物理学杂志。，83, 6 (2017)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配，并且可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。