MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017160758
■00520250211151112
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798382121055
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31144449
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aJepson,  Joseph  R.
■24512▼aA  Chapman-Enskog-like  (CEL)  Continuum  Kinetic  Closure  Approach  in  NIMROD
■260    ▼a[Sl]▼bThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a105  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-10,  Section:  B.
■500    ▼aIncludes  supplementary  digital  materials.
■500    ▼aAdvisor:  Hegna,  Chris  C.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  University  of  Wisconsin  -  Madison,  2024.
■520    ▼aHerein,  a  numerical  method  for  solving  a  Chapman-Enskog-like  (CEL)  continuum  kinetic  model  for  plasmas  is  formulated,  analyzed,  and  applied  in  the  plasma  fluid  code  NIMROD.  The  CEL  approach  is  a  δf    drift  kinetic  approach  that  allows  rigorous  closure  of  the  plasma  fluid  equations  in  all  collisionality  regimes.  Importantly,  in  this  approach,  the  zeroth  order  in  δi  (δi  ≡  ρi/L,  with  ρi  the  ion  gyroradius  and  L  a  macroscopic  length  scale)  distribution  function  is  a  time-evolving  Maxwellian.  This  difference  leads  to  an  O(δi)  kinetic  equation  that  analytically  enforces  that  the  first  order  kinetic  distortion  f1  have  no  number  density  (n),  flow  (u),  and  temperature  (T)  moments.  The  fluid  variables  in  this  method  are  allowed  to  deviate  far  from  an  initial  equilibrium.  The  fluid  equations  are  closed  by  incorporating  appropriate  velocity  space  moments  of  the  first  order  kinetic  distortion.An  axisymmetric  poloidal  flow  damping  calculation  is  performed  to  benchmark  the  implementation.  It  is  first  shown  that  the  kinetic  aspects  of  the  implementation  give  results  for  the  steady-state  poloidal  flow  that  agree  both  with  other  codes,  analytics,  and  a  fixed-background  (i.e.  f0  a  stationary  Maxwellian)  δf  implementation  in  NIMROD.  It  is  then  shown  that  the  flow  dynamics  in  the  full  CEL  approach  agree  well  both  with  analytics  and  with  results  from  the  fixed-background  δf    implementation.A  von  Neumann  linear  stability  analysis  of  the  full  fluid-kinetic  system  is  also  performed  to  help  elucidate  methods  to  make  the  time  advance  of  the  full  system  numerically  stable.  It  is  shown  that  numerical  stability  is  impossible  to  achieve  without  explicitly  enforcing  key  tenets  of  the  CEL  closure  approach,  in  particular,  that  the  n,  u,  and  T  moments  of  the  kinetic  distortion  remain  small  in  time.  In  addition,  it  is  shown  that  centering  the  heat  flux  at  the  beginning  of  the  time  step  and  the  ion  temperature  at  the  end  of  the  time  step  in  the  kinetic  equation  allows  for  a  numerically-stable  time  advance  of  the  coupled  fluid-kinetic  system.  Furthermore,  these  linear  stability  results  are  seen  to  remain  applicable  when  running  NIMROD  fully  nonlinearly.The  methodology  for  applying  the  CEL  approach  to  general  non-axisymmetric  problems  of  interest  is  also  discussed.  Future  work  will  include  applying  this  closure  approach  to  the  problem  of  forced  magnetic  reconnection  in  toroidal  geometry,  as  well  as  to  accurate  simulation  of  neoclassical  tearing  modes  (NTMs)  in  tokamaks.
■590    ▼aSchool  code:  0262.
■650  4▼aPlasma  physics
■650  4▼aComputational  physics
■650  4▼aAlternative  energy
■650  4▼aNuclear  engineering
■650  4▼aNuclear  physics
■653    ▼aChapman-Enskog-like
■653    ▼aDrift  kinetics
■653    ▼aExact  trapped-passing  grid
■653    ▼aFluid  closure
■653    ▼aPoloidal  flow  damping
■653    ▼aSuppression  of  fluid  moments
■690    ▼a0759
■690    ▼a0216
■690    ▼a0363
■690    ▼a0552
■690    ▼a0756
■71020▼aThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-10B.
■790    ▼a0262
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17160758▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books