Effects of strong EB flow on gyrokinetics

ジャイロ運動論における強いEB流の影響

宮戸 直亮; Scott, B. D.*; 徳田 伸二*; 矢木 雅敏

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

相空間ラグランジアンに対するリー変換を用いた摂動法と場の理論に基づき、粒子相空間から案内中心相空間への変換を修正することで、標準的なオーダリングを越えた強いEB流を伴う簡約化運動論モデルを構築した。その案内中心ラグランジアンのシンプレクティック部分は標準的なものと形式的に同じであり、強い流れのない標準モデルの自然な拡張と見なすことができる。標準モデルとの比較により、このモデルの様相を明らかにし、流れの影響を議論する。流速が亜音速の場合の一般的な粒子流体モーメントの押し出し表現を導いた。また、変分的な方法により、流速が音速である場合の粒子密度についての表現を導き、簡約化準中性条件に流れによる補正が現れることを発見した。

Based on the phase space Lagrangian Lie-transform perturbation method and the field theory, a reduced kinetic model with large EB flow beyond the standard ordering () is constructed by modifying the guiding-centre phase space trans-formation. The model can be regarded as a natural extension of the standard model without flow since the symplectic part of the Lagrangian is the same as the standard one formally. Some aspects of the model are revealed and effects of the flow are discussed in course of comparison with the standard model. The push-forward representation of general particle fluid moment is presented in the subsonic flow case. In sonic flow case, corrections to the reduced quasi-neutrality condition due to the EB flow are found by variational derivation of the push-forward representation of particle density.