磁约束核聚变等离子体微观湍流输运的大规模平行模拟

伴随着高性能计算机和大规模数值模拟的发展，一些重要的核聚变等离子体问题有望得到深入理解。本项目拟使用三维环形回旋动力学聚变模拟程序GTC研究磁约束核聚变中的堆芯微观湍流输运，建立适应于短波长湍流的粒子碰撞模拟模型, 发展并改进适用于大规模异构计算机系统的可扩展新型算法。在GTC（Gyrokinetic Toroidal Code）独有的电子流体-动理学混合模型中，我们对离子和电子分别采用回旋动理学和漂移动理学处理，将与离子相关的高频回旋运动和与电子相关的高频渡越运动去除，同时保留了与离子回旋半径紧密相关的动理学效应，以及离子和电子线性/非线性波-粒子共振作用，非常适合于模拟漂移波湍流。本项目将重点研究离子梯度模和捕获电子模这两个最重要的反常输运候选对象，关注非线性的湍流输运物理，比如层面流和捕获电子模的饱和机制，湍流输运原理，以及不同种类粒子间的能量和动量交换。

本项目在非圆截面托卡马克湍流模拟、托卡马克湍流输运的实验验证、耗散型捕获电子模、动理学气球模（KBM）、反剪切阿尔芬模、测地声模非线性效应、比压阿尔芬本征模模拟、GTC程序的GPU可扩展性测试以及三维托卡马克湍流可视化研究等诸多关于磁约束核聚变等离子体微观湍流输运的大规模平行模拟的方面取得了丰富的研究成果。已发表sci论文7篇，1篇在投，还有4篇已整理待发。