Fluid moments in modified guiding-centre coordinates

修正案内中心座標における流体モーメント

宮戸 直亮; Scott, B. D.*; 徳田 伸二*

Miyato, Naoaki; Scott, B. D.*; Tokuda, Shinji*

一般に有限ラーマー半径効果により案内中心流体モーメントは対応する粒子流体モーメントとは異なる。最近、われわれは強いEB流を含む案内中心基本1-形式を導き、それから場の理論を通して案内中心Vlasov-Poisson系を構築した。従来の強いEB流を含む案内中心1-形式とは対照的に、導出した案内中心1-形式のシンプレクティック部分は標準的なジャイロ運動論的1-形式のそれと形式的に同じであり、案内中心ハミルトニアンも標準的ジャイロ運動論的ハミルトニアンの長波長極限に形式的に一致する。それゆえ、修正案内中心流体モーメントと粒子流体モーメントの間の関係は、長波長極限の標準ジャイロ運動論から得られるものと似ていることが予想される。そこで粒子流体モーメントを案内中心流体モーメントで表し、長波長極限の標準ジャイロ運動論から得られるものと比較する。

Generally guiding-centre (GC) or gyro-centre fluid moments are different from corresponding particle fluid moments due to finite Larmor radius effects. Recently we derived a modified GC fundamental 1-form with strong EB flow from which a GC Vlasov-Poisson system was also constructed through the field theory. In contrast to conventional formulations with strong EB flow, the symplectic part of our GC 1-form is the same as that in the standard gyrokinetic model formally. The GC Hamiltonian also agrees with the standard gyrokinetic Hamiltonian in the long wavelength limit. Therefore it is expected that the relation between the fluid moments in the modified GC coordinates and the particle-fluid moments is similar to the one obtained from the standard gyrokinetic model in the long wavelength limit. We represent the particle fluid moment in terms of the modified GC fluid moments. The representation is compared with the standard gyrokinetic result.