近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體所EAST團隊在等離子體旋轉理論模擬研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊Computer Physics Communications上。

　　等離子體旋轉是影響聚變實(shí)驗的重要參數之一，主要體現在等離子體旋轉及其剪切能否有效控制MHD不穩定性、抑制湍流的增長(cháng)，與L-H轉換、輸運壘的形成、輕重雜質(zhì)輸運等過(guò)程密切相關(guān)。能否實(shí)現等離子體旋轉速度的預測與控制一直是未來(lái)聚變裝置穩定高參數運行所面臨的重要問(wèn)題之一。

　　TransROTA是一款基于Stacey-Sigmar模型數值求解角動(dòng)量平衡的程序，能夠在保留了密度、速度、電勢分布的一階極向不對稱(chēng)性前提下，在真實(shí)的D形磁面幾何位形下計算角動(dòng)量守恒中的所有新經(jīng)典項的貢獻。TransROTA在Cheonho Bae博士2013年發(fā)表的程序GTROTA的基礎上[Comp. Phys. Comm. 184 (2013) 2571-2587]，取得了多項研究進(jìn)展，主要包括：1.對不同離子組分的計算從GTROTA的兩種擴展到5種，為研究雜質(zhì)離子與主離子在輸運行為上的不同提供了可能性；2.TransROTA在計算中使用了局部?jì)?yōu)化的連續過(guò)松弛方法(SOR)，解決了GTROTA在理論計算過(guò)程中遇到的數值穩定性問(wèn)題，提高了計算結果的可靠性；3.TransROTA除了可以計算所有新經(jīng)典效應對旋轉速度的貢獻外，還可以額外使用新經(jīng)典環(huán)向粘滯、殘余應力等力矩密度分布作輸入量，進(jìn)一步驗證實(shí)驗結果。該程序的研發(fā)為團隊進(jìn)一步開(kāi)展理論、模擬研究奠定基礎。

　　等離子體所訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者Cheonho Bae博士為論文第一作者，通訊作者為呂波研究員，等離子體所是第一完成單位。上述研究工作獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目、中國科學(xué)院國際交流計劃以及國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專(zhuān)項項目的資助和支持。

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010465523003375 

　　圖1: TransROTA計算的角動(dòng)量守恒中不同項的分布比較 

　　圖2：不同離子組分的環(huán)向、極向、徑向旋轉速度剖面比較 

圖3：在包含了一階極向不對稱(chēng)性的情況下，TransROTA計算的電子密度、電勢、徑向電場(chǎng)分布