Modification on the gyrokinetic quasi-neutrality condition due to large flow

ジャイロ運動論的準中性条件に対する強いプラズマ流による修正

宮戸 直亮; Scott, B. D.*

Miyato, Naoaki; Scott, B. D.*

ジャイロ運動論モデルのような簡約化運動論モデルは粒子相空間から案内中心相空間への変換により構築される。そのモデルでの準中性条件もしくはポアソン方程式で、粒子密度は案内中心におけるもので表される必要がある。これは粒子密度の押し出し表現と呼ばれる。最近、われわれは標準的な案内中心変換を修正して強いプラズマ流を含む簡約化運動論モデルを導いた。このモデルは相空間ラグランジアンのシンプレクティック部分が強い流れのない標準的なモデルと形式的に同じであるので、標準モデルの自然な拡張になっている。プラズマ流が亜音速の場合、粒子密度の押し出し表現に対するプラズマ流の効果は小さく、粒子密度の押し出し表現の修正は必要なかった。本研究では変分原理を用いてプラズマ流が遷音速の場合の粒子密度の押し出し表現を導き、分極密度に流れによる補正が表れることを発見した。

Reduced kinetic models such as gyrokinetic models are constructed by phase space transformation from particle phase space to guiding-centre phase space. In the reduced quasi-neutrality condition or the Poisson equation for electrostatic potential, particle density should be represented in terms of guiding-centre things. It is called push-forward representation of particle density. Recently a reduced kinetic model with large flow was derived by modifying the standard guiding-centre transformation. The model can be regarded as a natural extension of the standard model to the large flow regime because the symplectic part in the guiding-centre phase space Lagrangian is the same as the standard one formally. The push-forward representation of particle density or the reduced quasi-neutrality condition in the transonic case is derived by the variational method. It is found that corrections due to the flow appear in the polarisation density.