Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.
Гидродинамическая редукция двухжидкостной модели плазмы стелларатора: вывод тензора вязкости запертых частиц и критерии устойчивости
2026-03-21
В работе построена гидродинамическая редукция двухжидкостной электромагнит-
ной гидродинамики (ЭМГД) применительно к равновесию и вращению плазмы в
стеллараторе. Показано, что учёт эффекта Холла и инерции электронов приводит
к появлению обобщённого вихря ионной компоненты Ωi = ∇ × vi − mei B, играю-
щего роль эффективной завихрённости. С использованием дрейфово-кинетического
уравнения в банановом режиме строго выведен тензор вязких напряжений, обуслов-
ленный запертыми частицами. Применён вариационный принцип минимального про-
изводства энтропии, позволивший получить аналитические выражения для коэффи-
циентов параллельной и перпендикулярно-параллельной вязкости, учитывающие гео-
метрию магнитного поля. Проведён анализ безразмерных параметров и определены
границы применимости гидродинамической аналогии. Сформулирован обобщённый
критерий устойчивости вращательных течений в стеллараторе, являющийся анало-
гом критерия Релея для закрученных струй. Приведены численные оценки для стел-
ларатора W7-X, показывающие существенное влияние запертых частиц на вязкость
и устойчивость вращения. Выполнено сравнение полученных коэффициентов вязко-
сти с результатами неоклассического кода DKES, демонстрирующее расхождение не
более 12% в диапазоне параметров W7-X.
Ссылка для цитирования:
Ясенев Я. Н. 2026. Гидродинамическая редукция двухжидкостной модели плазмы стелларатора: вывод тензора вязкости запертых частиц и критерии устойчивости. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3114735
Список литературы
1. [1] Dinklage A., Beidler C.D., Helander P. et al. Magnetic configuration effects on
2. the Wendelstein 7-X stellarator // Nature Physics. 2018. Vol. 14. P. 855–860.
3. doi:10.1038/s41567-018-0141-9
4. [2] Helander P. Theory of plasma confinement in non-quasisymmetric magnetic fields //
5. Reports on Progress in Physics. 2014. Vol. 77, No. 8. P. 087001. doi:10.1088/0034-
6. 4885/77/8/087001
7. [3] Гавриков М.Б. Электромагнитная гидродинамика. М.: Наука, 2018.
8. [4] Nemov V.V., Kasilov S.V., Kernbichler W., Heyn M.F. Evaluation of 1/ν neoclassical
9. transport in stellarators // Physics of Plasmas. 1999. Vol. 6, No. 12. P. 4622–4632.
10. doi:10.1063/1.873267
11. [5] Beidler C.D., Allmaier K., Isaev M.Yu. et al. Benchmarking of the mono-energetic
12. transport coefficients – results from the International Collaboration on Neoclassical
13. Transport in Stellarators // Nuclear Fusion. 2011. Vol. 51, No. 7. P. 076001.
14. doi:10.1088/0029-5515/51/7/076001
15. 6[6] Hazeltine R.D., Meiss J.D. Plasma Confinement. Dover Publications, 2003.
16. [7] Braginskii S.I. Transport processes in a plasma // Reviews of Plasma Physics. 1965. Vol.
17. P. 205–311.
18. [8] Proll J.H.E., Helander P., Connor J.W., Plunk G.G. Resilience of quasi-isodynamic
19. stellarators against trapped-particle instabilities // Physical Review Letters. 2012. Vol.
20. 108, No. 24. P. 245002. doi:10.1103/PhysRevLett.108.245002
21. [9] Ford O.P., Dinklage A., Bozhenkov S.A. et al. Poloidal and toroidal rotation in the W7-
22. X stellarator during neutral beam injection // Nuclear Fusion. 2020. Vol. 60, No. 10. P.
23. doi:10.1088/1741-4326/ab9e3f
