Phase-Space Pattern Extraction from 5D gyrokinetic simulation data

5Dジャイロ運動論的シミュレーションデータからの位相空間構造抽出

朝比 祐一   ; 藤井 恵介*; 前山 伸也*; 井戸村 泰宏   

Asahi, Yuichi; Fujii, Keisuke*; Maeyama, Shinya*; Idomura, Yasuhiro

第一原理的ジャイロ運動論的シミュレーションは理論,実験解析問わず、プラズマ乱流輸送解析に幅広く利用される。計算は空間3次元,速度2次元,時間1次元の合計6次元空間内で行われ、膨大なシミュレーションデータが生成される。本研究では、主成分分析(PCA)による次元削減によって頻出する位相空間内構造の抽出を行った。PCAにより64の主成分で83%の累積寄与率が得られた。主成分(つまり位相空間構造)の熱輸送への寄与解析により、位相空間の共鳴構造が突発的な熱輸送へ寄与していることを明らかにした。

We propose to use a dimensionality reduction technique, namely principal component analysis (PCA) to extract patterns from the series of 5D gyrokinetic plasma simulation data. It is shown that 83% of the variance of the original 6D (5D phase space + 1D time) data can be expressed with 64 principal components. Through the detailed analysis of the contribution of each principal component to the energy flux, we demonstrate that the avalanche like energy transport is driven by coherent mode structures in the phase space, indicating the key role of resonant particles.