Comparisons of gyrokinetic PIC and CIP codes

ジャイロ運動論的PIC/CIPコードの比較

井戸村 泰宏   ; 岸本 泰明; 徳田 伸二

Idomura, Yasuhiro; Kishimoto, Yasuaki; Tokuda, Shinji

ジャイロ運動論シミュレーションはトカマクの乱流輸送を研究するうえで必要不可欠なツールとなっている。PICコードあるいは粒子法は標準的な手法となってきたが、現実的な長時間の乱流シミュレーションにおいて重要となる熱源や衝突といった非保存系の効果の実装が難しい。一方、Vlasovコードあるいは格子法はこういった点でより柔軟な拡張性がある。本研究では新しいジャイロ運動論的Vlasovコードを最近の先進的なCFDスキームの一つであるCIP法を用いて開発した。ITG乱流シミュレーションにおいてジャイロ運動論的PIC/CIPコードの数値特性及び計算コストを比較した。

A gyrokinetic simulation is an essential tool to study anomalous turbulent transport in tokamak plasmas. Although a delta-f PIC code or a particle approach has been a standard method, it has difficulty in implementing non-conservative effects such as a heat source and collisions, which are important for a realistic long time turbulence simulation. On the other hand, a Vlasov code or a mesh approach is much more flexible to simulate these non-conservative effects. In this work, a new gyrokinetic Vlasov code is developed based on the CIP method, which is one of recent advanced CFD schemes. Numerical properties and computational costs of the gyrokinetic PIC and CIP codes are compared in ITG turbulence simulations.