AORSA关键文件及参数解释

AORSA

​ 全波代码 AORSA 被用来验证射线追踪技术。AORSA 是一种全波代码，它对于所有拉莫尔半径（Larmor radius）的阶数都是有效的，并且能够解析任意的离子回旋谐波。拉莫尔半径是带电粒子在磁场中做圆周运动的半径，离子回旋谐波与等离子体中离子在磁场中的运动有关。AORSA 能够更全面地考虑等离子体的物理特性，从而对射线追踪技术的预测结果进行验证。

​ 源代码地址: https://github.com/ORNL-Fusion/aorsa

一、AORSA 的输入输出及源码目录结构

输入文件（Inputs）

• ZTABLE.TXT – 等离子体色散函数（Plasma Dispersion Function）的数值查找表。

• grfont.dat – 用于 AORSA 和 CQL3D 的图形显示。

• Ztable – 另一个等离子体色散函数的数值查找表（可能和 ZTABLE.TXT 相同或不同，视情况而定）。

• geqdsk – 托卡马克平衡数据的 EFIT G-EQDSK 文件，其具体文件名在 aorsa2d.in 中指定。

• ⭐aorsa2d.in

  – fortran namelist 文件，用于设置程序参数：

  • 处理器配置：nprow, npcol – 处理器网格。通常设为相等。nprow x npcol = nproc，即提交作业时请求的总进程数。
  • 剖面设置：iprofile=3 表示双抛物线型，iprofile=5 表示 STATE 块中的数值输入
    • 双抛物线选项（具体参数请参考相关文档或代码说明）

✅EXAMPLE

DIID-helicon 案例的输入文件（图中的 g200201.00000 即为 eqdsk 磁平衡文件）：

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输出文件（Outputs）

• out15 – 运行日志信息

• log_aorsa2d – 运行日志信息

• ⭐⭐⭐VTK 格式输出文件（可用于 Visit、Paraview 或 Mayavi 查看）—— 2D 和 3D 图像

  • Bql_avg_2D.vtk, Cql_avg_2D.vtk – 准线性扩散系数（可选输出，取决于标志位）
  • E_kicks_2D.vtk – 蒙特卡洛扰动场（可选输出，取决于标志位）
  • Eb_spectrum.vtk – 射频电场能量谱
  • Poynting_2D.vtk – 坡印廷矢量（电磁能流密度）
  • Bfield_2D.vtk – 磁场（可能是平衡磁场或射频磁场）
  • Efield_2D.vtk – 射频电场
  • capd.vtk – 色散关系 D(k,x) 的等高线图

• ⭐Postscript 格式图像输出（使用 PGPLOT 生成）

  • aorsa2d.ps – 主要输出文件，包含 1D 和 2D 场强与功率图
    曲线颜色对应不同粒子种类：【电子：红色】；【离子：青色（主成分）、蓝色、绿色、洋红、橙色、黄色（按 aorsa2d.in 中定义的粒子顺序排列）】。
    • 第 p1 张幻灯片开始 – Ztable 的等高线图
    • 第 p15 张幻灯片开始 – 密度和温度剖面图
    • 第 p80 张幻灯片开始 – 射频电场和电流的 $\alpha$、$\beta$、$b$ 分量的二维等高线图
    • 第 p92 张幻灯片开始 – $E_{+}$, $E_{-}$, $E_{\parallel }$ 的一维图；J·E 和 Wdot（功率沉积）的二维等高线图
    • 第 p111 张幻灯片开始 – 功率谱的一维和二维图（有助于收敛性测试）
    • 第 p123 张幻灯片开始 – E 各分量绝对值的二维图
    • 第 p130 张幻灯片开始 – Btor（环向磁场）和 Bpol（极向磁场）的平衡态及 dl/B 图
    • 第 p133 张幻灯片开始 – 准线性、J·E 和 Wdot 功率结果的对比图

• movie.ps – 展示射频电场随时间变化的帧序列（时间谐波电影），用以显示相速度

  • disper.ps – 波的介电特性图：$k_{\perp }$ 分支、共振点位置等

• eqdsk_setup.ps – 显示从 EFIT G-EQDSK 文件中提取的平衡态属性

✅EXAMPLE

DIID-helicon 案例（上框为 vtk 文件，下框为 ps 文件）：

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源码目录结构

• src/ – AORSA 的源代码目录
• src/FFTPACK, src/CQL3DSETUP – AORSA 的依赖库源代码
• src/JAGERHP – 专门用于低混杂波和奇数阶导数测试的 AORSA 版本
• src/SAVE\*, src/NEW, src/BACKUP – AORSA 的其他版本（备份或开发分支）

二、aorsa2d.in

fortran namelist 文件，用于设置程序参数。类型：CHARACTER（字符串）、REAL（实数）、INTEGER（整数）、LOGICAL（逻辑型）、PARAMETER（常数）。下为各个参数及其描述。

参数说明表

变量名	类型	含义	默认值/单位
eqdsk	CHARACTER	平衡数据文件名（EQDSK 格式）	'g1080408021.txt'
netCDF_file1	CHARACTER	第一个 CQL3D 分布函数文件名	'phillips_nstx3.5.2.nc'
netCDF_file2	CHARACTER	第二个 CQL3D 分布函数文件名	'phillips_nstx3.5.2.nc'
root	CHARACTER	模式求和方式：'none'(所有模式)、'fast'(快波附近)、'slow'(慢波附近)	'none'
xkx_ono	REAL	绘制 Ono 色散关系时的 kx 值 (单位：m⁻¹)	-30.0
xky_ono	REAL	绘制 Ono 色散关系时的 ky 值 (单位：m⁻¹)	0.0
nstrap	INTEGER	天线中电流带的数量	4
scrape	REAL	刮削层长度（用于数值剖面，iprofile=5）	100.0 (rho 单位)
nmin	REAL	刮削层中的最小电子密度限制	1.0e+18 m⁻³
Temin	REAL	刮削层中的最低温度限制（单位：keV）	0.015 keV
rhomax	REAL	rho 网格的最大值	1.0
xlt	REAL	电流带宽度（单位：米）	0.2 m (20 cm)
wd	REAL	天线单元之间的中心距离（单位：米）	0.5 m (50 cm)
enorm_factor	REAL	场强归一化因子：若 >0，则 AORSA 的 enorm = factor × 最大能量	0.0
xkperp_cutoff	REAL	xkperp 截止分数，高于该值增强电子电导以抑制噪声	0.75
damping	REAL	阻尼增强因子，应用于 xkperp_cutoff 以上区域	0.0
taue	REAL	电子能量扩散时间，用于流驱动计算	0.05 s (50 ms)
theta_ant	REAL	天线与垂直方向的角度	0.0°
eslowev	REAL	慢波截止能量	3.5e+6 eV
amu_slo	REAL	慢波离子质量（相对于氢原子）	4.0
z_slo	REAL	慢波离子电荷数	2.0
eta_slo	REAL	慢波离子浓度与电子浓度的比值	0.0
xnuomi	REAL	用于等离子体介电常数中的离子碰撞率	0.0 s⁻¹
xnuome	REAL	用于等离子体介电常数中的电子碰撞率	0.0 s⁻¹
xnuead	REAL	电子的附加经验碰撞频率（单位：s⁻¹）	0.0
xnu1ad	REAL	主要离子的附加经验碰撞频率（单位：s⁻¹）	0.0
xnu2ad	REAL	次要离子的附加经验碰撞频率（单位：s⁻¹）	0.0
rant	REAL	天线的大半径（若为 0.0，则 psiant = 0.95）	0.0 m
antang	REAL	天线带与垂直方向的夹角（单位：度）	0.0°
dthetant0	REAL	天线角度变化范围（初始）	40.0°
dpsiant0	REAL	天线 psi 范围变化步长	0.05
antlen	REAL	天线长度	1.0 m
antlc	REAL	沿天线传播的常数 = 光速 / 相速度	0.0001
psilim	REAL	等离子体边界 psi 值	0.99
psimask	REAL	屏蔽 psi 值	1.05
psiant	REAL	天线所在位置的 psi 值	0.95
psimol	REAL	若不等于 1.0，则使用 molifier 对剖面进行修正	1.0
psipne	REAL	电子密度剖面使用的 psi 值	0.50
psipte	REAL	电子温度剖面使用的 psi 值	0.30
psipti1-6	REAL	各种离子温度剖面使用的 psi 值	0.30
yant	REAL	天线在 Z 方向的位置（单位：米）	0.0 m
te0	REAL	中心电子温度（单位：eV）	4290 eV
ti0, ti02-06	REAL	中心离子温度（单位：eV）	7070 eV
epszet	REAL	Z 函数计算的误差容限（用于色散计算）	1.0e-7
delta0	REAL	伯恩斯坦波的数值阻尼因子	0.0
xnwall	REAL	放置在最后网格点上的金属密度	0.0
amu1, amu2	REAL	离子质量（相对于氢原子）	2.0, 1.0
z1, z2	REAL	离子电荷数（相对于氢原子）	1.0, 1.0
eta	REAL	次要离子密度与电子密度的比值	0.0
b0	REAL	x=0 处的磁场强度（单位：特斯拉）	2.08 T
q0	REAL	轴上反旋转剪切值	1.0
rt	REAL	托卡马克装置的大半径	1.68 m
ekappa	REAL	纵向拉伸（elongation）	2.0
rwleft, rwright	REAL	左右导电壁的大半径	0.0 m
ytop, ybottom	REAL	上下导电壁的垂直位置	0.0 m
ymax	REAL	垂直方向最大半径（默认为 awallx）	0.0 m
freqcy	REAL	射频频率（单位：Hz）	3.2e+7 Hz (32 MHz)
alim	REAL	限流器位置	100.0
grad	REAL	是否包含梯度项：0 忽略，1 包含	0.0
signbz	REAL	Bz 符号	1.0
xn0	REAL	x=0 处的电子密度	3.11e+19 m⁻³
xn2, xn3-6	REAL	各类离子密度	0.0
xnslo	REAL	慢波离子密度	0.0
curdnx, curdny, curdnz	REAL	天线在 x/y/z 方向上的电流密度（单位：安/米托卡马克长度）	1.0 A/m
prfin	REAL	输入的总射频功率	0.0 W
xleft	REAL	能量积分左边界	-0.7 m
xright	REAL	能量积分右边界	0.7 m
qavg0	REAL	轴上的平均旋转剪切值	1.0
xnlim, xn2lim-6lim, xnslolim	REAL	刮削层中的电子/离子密度	0.0
telim	REAL	刮削层中的电子温度（x > aplasm）	0.0 (eV)
tilim	REAL	刮削层中的离子温度（x > aplasm）	0.0 (eV)
ti2lim	REAL	第2种离子在刮削层中的温度	0.0 (eV)
ti3lim	REAL	第3种离子在刮削层中的温度	0.0 (eV)
ti4lim	REAL	第4种离子在刮削层中的温度	0.0 (eV)
ti5lim	REAL	第5种离子在刮削层中的温度	0.0 (eV)
ti6lim	REAL	第6种离子在刮削层中的温度	0.0 (eV)
amu3	REAL	第3种离子质量与氢原子质量之比	12.0
z3	REAL	第3种离子电荷与氢原子电荷之比	6.0
eta3	REAL	第3种离子密度与电子密度的比值	0.0
xnu3ad	REAL	第3种离子的附加经验碰撞频率	0.0
amu4	REAL	第4种离子质量与氢原子质量之比	12.0
z4	REAL	第4种离子电荷与氢原子电荷之比	6.0
eta4	REAL	第4种离子密度与电子密度的比值	0.0
xnu4ad	REAL	第4种离子的附加经验碰撞频率	0.0
amu5	REAL	第5种离子质量与氢原子质量之比	12.0
z5	REAL	第5种离子电荷与氢原子电荷之比	6.0
eta5	REAL	第5种离子密度与电子密度的比值	0.0
xnu5ad	REAL	第5种离子的附加经验碰撞频率	0.0
amu6	REAL	第6种离子质量与氢原子质量之比	12.0
z6	REAL	第6种离子电荷与氢原子电荷之比	6.0
eta6	REAL	第6种离子密度与电子密度的比值	0.0
xnu6ad	REAL	第6种离子的附加经验碰撞频率	0.0
zeffcd	REAL	Ehst-Karney 电流驱动计算的有效电荷数	2.5
rzoom1	REAL	wdot 计算左侧的 R 值	0.0 m
rzoom2	REAL	wdot 计算右侧的 R 值	0.0 m
yzoom1	REAL	wdot 计算底部的 Y 值	0.0 m
yzoom2	REAL	wdot 计算顶部的 Y 值	0.0 m
ydisp	REAL	绘制 D(x, kx) 等高线时的 y 值	0.0 m
xkydisp	REAL	绘制 D(x, kx) 等高线时的 ky 值 (单位：m⁻¹)	0.0 m⁻¹
dfquotient	REAL*4	如果不等于 0，只绘制一个等高线 df / dfquotient	0.0
rmin_zoom	REAL*4	边缘密度图的最小 R 值	2.15
rmax_zoom	REAL*4	边缘密度图的最大 R 值	2.35
yplot	REAL*4	慢波色散图的 y 截取值	0.05
alphan, …, alphan_slo	REAL	各类粒子密度剖面的 $\alpha$ 参数	1.0
alphate, alphati, …, alphati6	REAL	各类粒子温度剖面的 $\alpha$ 参数	1.0
betan, …, betan_slo	REAL	各类粒子密度剖面的 $\beta$ 参数	2.0
betate, betati, …, betati6	REAL	各类粒子温度剖面的 $\beta$ 参数	2.0
version_number	INTEGER	AORSA 版本号	24
n_prof_flux	INTEGER	决定剖面是相对于环向还是极向磁通量	0
upshift	INTEGER	上变频开关：1 开启，0 关闭	1
odd_order	INTEGER	是否包含奇数阶导数	0
nsmooth	INTEGER	平滑次数	4
eqdsk_special	INTEGER	EQDSK 文件类型标志：0 正常，非 0 特殊	0
nphi_sum_only	LOGICAL	是否仅对模式求和而不运行 AORSA	.false.
anti_alias	LOGICAL	是否启用反走样滤波器	.false.
use_new_wdot	LOGICAL	是否使用新的 wdote（包含共振和非共振项）	.false.
use_no_damp	LOGICAL	是否关闭功率计算中的人工阻尼	.false.
read_solution	LOGICAL	是否从文件读取场解而不是使用 Scalapack 求解	.false.
plot_only	LOGICAL	是否仅执行绘图而不运行 AORSA	.false.
curved_ant	LOGICAL	天线是否跟随磁面（默认为真）	.true.
norm	INTEGER	归一化方式：1 按 jdote，2 按 wdot，3 按 wdot_ql	1
z2_electron	INTEGER	电子 Z2 函数使用方式：0 原始函数（默认），1 使用 l=0 表格，2 使用傅里叶展开	0
i_write	INTEGER	是否写入 4D ORBIT_RF 文件：0 不写入（默认），非 0 写入	0
n_bin	INTEGER	分箱数	2
iql	INTEGER	未详细说明	1
i_antenna	INTEGER	天线模型选择：0 高斯电流，1 $cos(ky\ast y)$（默认）	1
nuper	INTEGER	超级粒子数量（垂直方向）	65
nupar	INTEGER	平行方向超级粒子数量	129
nkperp	INTEGER	在 Lee 插值版本中使用的 $k_{\perp }$ 数量：默认 201；若为 0 则不插值	201
nzeta_wdote	INTEGER	电子 wdot 计算网格点数：0 不计算，1 不插值，≥2 插值	51
nzeta_wdoti	INTEGER	离子 wdot 计算网格点数：0 不计算，1 不插值，≥2 插值	51
i_sav, j_sav	INTEGER	保存索引变量	0
i_sav1, j_sav1	INTEGER	保存索引变量	0
i_sav2, j_sav2	INTEGER	保存索引变量	0
isolve	INTEGER	是否计算波解：非 0 计算（默认），0 从文件读取	1
ftrap	INTEGER	是否包含捕获粒子对电流驱动的影响：0 无，非 0 有（默认）	1
nnode_local	INTEGER	局部 Wdot 计算使用的局部傅里叶模数量：≤0 不计算，>0 计算	0
nnode_overlap	INTEGER	重叠点数量	0
iprofile	INTEGER	密度/温度剖面形式：1 高斯，2 抛物线，3 $(1-{\rho }^{\beta }{)}^{\alpha }$（默认），5 数值剖面	3
nboundary	INTEGER	边界类型：1 磁面边界（默认），0 方形边界	1
nprow, npcol	INTEGER	MPI 进程网格行列数	8, 8
nwdot	INTEGER	Wdot 和流计算中使用的径向模态数量	0
lmax	INTEGER	离子电导率中保留的最高阶贝塞尔函数	5
lmaxe	INTEGER	电子电导率中保留的最高阶贝塞尔函数	1
ibessel	INTEGER	使用的贝塞尔函数类型：0 复数，1 实数（默认），2 二阶展开	1
inu	INTEGER	是否考虑真实碰撞：0 忽略	0
iprint	INTEGER	打印控制：1 不打印 fields_local（默认），28 打印	1
igeom	INTEGER	磁面几何类型：2 Solovev，5 EQDSK（默认）	5
iqprof	INTEGER	q 剖面比例关系：1 与密度成正比（默认），2 与 $\sqrt{密度}$ 成正比	1
isigma	INTEGER	使用冷等离子体或热等离子体电导率：0 冷，1 热（默认）	1
nzfun	INTEGER	Z 函数类型：0 简单 Z 函数，1 Brambilla 广义 Z 函数（默认），2 Smithe 数值积分，3 Smithe 查表	1
idiag, jdiag	INTEGER	诊断相关参数	5, 4
ndiste	INTEGER	电子分布函数类型：0 Maxwellian，1 非 Maxwellian	0
ndisti1..6	INTEGER	各种离子分布函数类型：0 Maxwellian，1 非 Maxwellian	0
nmodesx	INTEGER	x 方向使用的模态数量	128
nmodesy	INTEGER	y 方向使用的模态数量	128
nmodeslb	INTEGER	沿磁力线方向使用的模态数量	256
nphi_number	INTEGER	nphi_array 中 nphi 的数量	10
nphimx	PARAMETER	nphi_array 的最大维度	200
nphi_array(nphimx)	INTEGER	包含 nphi 值的数组	0
nphasemx	PARAMETER	phase_array 的最大长度	12
phase_array(nphasemx)	REAL	每个天线带相位列表	0.0

*未使用的参数列表

变量名	类型	默认值/单位
xwall	REAL	0.0
aplasm	REAL	0.7 m
flat	REAL	0.0
b1rat, b2rat	REAL	0.7, 1.3
xnuabs	REAL	0.0
xbnch	REAL	0.0
dfreq	REAL	0.0
dkz	REAL	0.0
xnudip	REAL	2.5
adip	REAL	0.0
efold	REAL	0.0
xdelta	REAL	0.55
wdelta	REAL	0.0
xdelt2	REAL	-0.07
wdelt2	REAL	0.0
iexact	INTEGER	1
iroot	INTEGER	2
iequat	INTEGER	1
iqx	INTEGER	4
iez	INTEGER	0
nstep	INTEGER	16
nabs	INTEGER	2
iabsorb	INTEGER	2
itemp	INTEGER	0
nfreqm	INTEGER	1
nkzm	INTEGER	1
idens	INTEGER	0
ibackground	INTEGER	1
izfunc	INTEGER	未定义

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✅ 示例配置文件（DIID-helicon 为例）

​ 所含的所有粒子种类：electrons 电子（$e$），deuterium 氘离子（${}_1^{2}H/D$），hydrogen 氢离子（${}_1^{1}H/p$），beam deuterons 束流氘离子，carbon 碳离子（${}_6^{12}C$）。

&aorsa2din namelist

主控制参数列表

&aorsa2din! 📌基本设置：! 启用新的 wdot 模型，用于计算波动能量源项。use_new_wdot = .true.,! 使用电子响应函数的替代版本（例如使用 l=0 表格），具体取决于实现z2_electron = 1,! 不使用 zeta（平行波数）积分来计算电子/离子的能量沉积nzeta_wdote = 0,nzeta_wdoti = 0,! 电子和离子的碰撞频率（单位：rad/s）xnuome = 0.01,xnuomi = 0.01,! 频率上移因子（可能用于补偿多普勒效应）upshift = 1,! 使用弯曲天线模型curved_ant = .true.,! 绘图区域在 y 方向的范围上限yplot = .05,! 最大归一化半径（通常为 1）rhomax = 1.0,! 📌 天线参数：! 天线位置和垂直范围定义rwright = 2.45,ytop = 1.18,ybottom = -1.25,! 边界处理方式（0 表示无刮削边界）nboundary = 0,! scrape 表示边界附近吸收层厚度scrape = 0.08,! 最小密度限制，防止数值不稳定nmin = 2e+18,! 数值稳定性参数delta0 = 1.0e-05,! 波矢量 k 在 x 和 y 方向的初始估计值（用于迭代求解）xkx_ono = 7.0,xky_ono = 5.0,! 天线偏移量及对应的波矢量ydisp = 0.05,xkydisp = 5.0,! 截断垂直波数，用于滤除高频噪声xkperp_cutoff = 0.85,! 阻尼系数，用于稳定求解damping = 500.0,! 使用第 5 种等离子体剖面模型iprofile = 5,! 使用一个通量面作为剖面基准n_prof_flux = 1,! 磁平衡文件（EQDSK 格式）eqdsk = 'g200201.00000',! NetCDF 文件，用于读取其他等离子体参数（如密度、温度分布）netCDF_file2='DIII_NB_FW_0th.max.nc',! 模拟在 x 和 y 方向上使用的模态数量，决定分辨率nmodesx = 16,nmodesy = 16,! 并行计算行列分组（MPI 进程划分）nprow = 1,npcol = 1,! 使用 1 个 toroidal 模式（φ模式），编号为 -94nphi_number = 1,nphi_array = -94, ! 功率输入（W）、频率（Hz）、天线长度（m）、相位扰动、天线电感、半径、类型、垂直位置等prfin = 35.601e+06,freqcy = 476.0E+06,antlen = 0.375,dpsiant0 = 0.03,antlc = 4.4366,rant = 2.38,i_antenna= 0,yant = 0.45,! 最大极角模数lmax = 47,! 有效电荷（Zeff）zeffcd = 1.852, ! 电子密度和温度剖面参数（指数分布）xn0 = 2.6E+19,xnlim = 1.0E+18,alphan = 0.15,betan = 2.0,te0 = 6.55E+03,telim = 0.1e+03,alphate = 2.0,betate = 2.0,! ndisti1~ndisti4 是多个离子种类的设置:! 氘离子（deuterium）ndisti1 = 0,   amu1 = 2.0,z1 = 1.0, ti0 =  4.9E+03,tilim = 0.2e+03,alphati = 2.0,betati = 2.0,! 氢离子（hydrogen）ndisti2 = 0, amu2 = 1.0,z2 = 1.0,xn2 = 0.0e+18,xn2lim = 0.0e+18,alphan2 = 0.15, betan2 = 2.0,ti02 = 4.9E+03,ti2lim = 0.2E+03,alphati2 = 2.0,betati2 = 2.0, ! 束流氘离子（beam deuterons）ndisti3 = 0, amu3 = 2.0,z3 = 1.0,xn3 = 0.0e+18,xn3lim = 0.0e+18,alphan3 = 0.15, betan3 = 2.0,ti03 = 33.E+03,ti3lim = 33.E+03,alphati3 = 2.0,betati3 = 2.0, ! 碳离子（carbon）ndisti4 = 0, amu4 = 12.0,z4 = 6.0,xn4 = 0.0e+18,xn4lim = 0.0e+18,alphan4 = 0.15, betan4 = 2.0,ti04 = 33.E+03,ti4lim = 33.E+03,alphati4 = 2.0,betati4 = 2.0, /

🧮当前配置说明表

变量名	当前值	解释
use_new_wdot	.true.	使用新的 wdot 模型计算波动能量源项
z2_electron	1	电子响应函数类型：1 表示使用 l=0 表格
nzeta_wdote, nzeta_wdoti	0	用于电子/l离子能量沉积积分的 zeta 点数，设为 0 表示不使用
xnuome, xnuomi	0.01	电子/离子碰撞频率（单位：rad/s）
upshift	1	频率上移因子，可能用于补偿多普勒效应
curved_ant	.true.	使用弯曲天线模型
yplot	.05	绘图区域在 y 方向上的上限
rhomax	1.0	最大归一化半径（通常为 1）
rwright	2.45	天线位置的 R 坐标
ytop, ybottom	1.18, -1.25	天线上/下边界位置
nboundary	0	边界处理方式：0 表示无刮削边界
scrape	0.08	刮削层厚度
nmin	2e+18	等离子体密度下限，防止数值不稳定
delta0	1.0e-05	数值稳定性参数
xkx_ono	7.0	波矢量 kx 的初始估计值
xky_ono	5.0	波矢量 ky 的初始估计值
ydisp	0.05	天线偏移量
xkydisp	5.0	对应于天线偏移的波矢量 ky
xkperp_cutoff	0.85	垂直波数截断阈值，用于滤除高频噪声
damping	500.0	阻尼系数，用于稳定求解
iprofile	5	等离子体剖面模型编号：使用第 5 种模型
n_prof_flux	1	使用通量面数量作为剖面基准
eqdsk	'g200201.00000'	磁平衡文件名（EQDSK 格式）
netCDF_file2	'DIII_NB_FW_0th.max.nc'	NetCDF 文件名，包含等离子体参数
nmodesx	16	x 方向模态数（决定分辨率）
nmodesy	16	y 方向模态数
nprow, npcol	1	MPI 并行计算中进程行/列数
nphi_number	1	toroidal 模式（φ模式）的数量
nphi_array	-94	toroidal 模式编号数组
prfin	35.601e+06	输入功率（单位：W）
freqcy	476.0E+06	射频波频率（单位：Hz）
antlen	0.375	天线长度（单位：m）
dpsiant0	0.03	天线相位扰动
antlc	4.4366	天线电感
rant	2.38	天线半径
i_antenna	0	天线模型选择：0 表示高斯电流，1 表示 $cos(ky\ast y)$
yant	0.45	天线垂直位置
lmax	47	最大极角模数（Legendre 模展开阶数）
zeffcd	1.852	有效电荷（Zeff）
xn0	2.6E+19	电子密度中心值（单位：m⁻³）
xnlim	1.0E+18	电子密度最小限制值
alphan	0.15	电子密度剖面指数参数 α
betan	2.0	电子密度剖面指数参数 β
te0	6.55E+03	电子温度中心值（单位：eV 或 keV）
telim	0.1e+03	电子温度最小限制值
alphate	2.0	电子温度剖面指数参数 α
betate	2.0	电子温度剖面指数参数 β
ndisti1	0	离子种类 1 的密度分布标志（0 表示关闭）
amu1	2.0	离子种类 1 的原子质量（氘离子 = 2.0）
z1	1.0	离子种类 1 的电荷数（氘离子 = 1.0）
ti0	4.9E+03	离子种类 1 的温度中心值
tilim	0.2e+03	离子种类 1 的温度最小限制值
alphati	2.0	离子种类 1 的温度剖面 α
betati	2.0	离子种类 1 的温度剖面 β
ndisti2	0	离子种类 2 的密度分布标志（氢离子 = 0）
amu2	1.0	离子种类 2 的原子质量（氢离子 = 1.0）
z2	1.0	离子种类 2 的电荷数（氢离子 = 1.0）
xn2	0.0e+18	离子种类 2 的密度中心值
xn2lim	0.0e+18	离子种类 2 的密度最小限制值
alphan2	0.15	离子种类 2 的密度剖面 α
betan2	2.0	离子种类 2 的密度剖面 β
ti02	4.9E+03	离子种类 2 的温度中心值
ti2lim	0.2E+03	离子种类 2 的温度最小限制值
alphati2	2.0	离子种类 2 的温度剖面 α
betati2	2.0	离子种类 2 的温度剖面 β
ndisti3	0	离子种类 3 的密度分布标志（束流氘离子 = 0）
amu3	2.0	离子种类 3 的原子质量（束流氘离子 = 2.0）
z3	1.0	离子种类 3 的电荷数（束流氘离子 = 1.0）
xn3	0.0e+18	离子种类 3 的密度中心值
xn3lim	0.0e+18	离子种类 3 的密度最小限制值
alphan3	0.15	离子种类 3 的密度剖面 α
betan3	2.0	离子种类 3 的密度剖面 β
ti03	33.E+03	离子种类 3 的温度中心值
ti3lim	33.E+03	离子种类 3 的温度最小限制值
alphati3	2.0	离子种类 3 的温度剖面 α
betati3	2.0	离子种类 3 的温度剖面 β
ndisti4	0	离子种类 4 的密度分布标志（碳离子 = 0）
amu4	12.0	离子种类 4 的原子质量（碳离子 = 12.0）
z4	6.0	离子种类 4 的电荷数（碳离子 = 6.0）
xn4	0.0e+18	离子种类 4 的密度中心值
xn4lim	0.0e+18	离子种类 4 的密度最小限制值
alphan4	0.15	离子种类 4 的密度剖面 α
betan4	2.0	离子种类 4 的密度剖面 β
ti04	33.E+03	离子种类 4 的温度中心值
ti4lim	33.E+03	离子种类 4 的温度最小限制值
alphati4	2.0	离子种类 4 的温度剖面 α
betati4	2.0	离子种类 4 的温度剖面 β

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&State namelist

等离子体状态数据（如密度、温度、磁场几何等）

&STATE S_T0 = 0.,S_T1 = 0.,! 📌 几何设置:! R-Z 网格范围，表示等离子体的模拟区域S_R_AXIS = 0.,S_Z_AXIS = 0., S_R0_MACH = 0.,S_Z0_MACH = 0.,S_R_MIN = 0.88,S_R_MAX = 2.475, S_Z_MIN = -1.3,S_Z_MAX = 1.3,! 物理上存在的粒子种类数（2 种：电子 + 氘）S_NSPEC = 2, ! 包括热离子在内的总粒子种类数（4 种）S_NSPEC_TH = 4, ! 所有粒子种类名称列表S_S_NAME = 'electrons',             'deuterium','hydrogen','beam deuterons','carbon' ! 碳离子通常是杂质粒子，可能用于计算辐射损失或有效电荷 Z_{eff} ，但它不一定直接参与主动力学过程，不计入主粒子种数! 每种粒子的电荷（C）S_Q_S = -1.60E-19, 1.60E-19, 1.60e-19, 1.60e-19, 1.60e-19, 2*0., ! 每种粒子的质量（kg）S_M_S =  9.11E-31, 3.34E-27, 1.67e-27, 3.34E-27, 2.01e-26, 2*0., ! 径向网格点数S_NRHO_N = 101,! 用于密度网格的归一化径向坐标（ρ ∈ [0, 1]） S_RHO_N_GRID = 0.0000E+00     1.0000E-02     2.0000E-02     3.0000E-02     4.0000E-025.0000E-02     6.0000E-02     7.0000E-02     8.0000E-02     9.0000E-021.0000E-01     1.1000E-01     1.2000E-01     1.3000E-01     1.4000E-011.5000E-01     1.6000E-01     1.7000E-01     1.8000E-01     1.9000E-012.0000E-01     2.1000E-01     2.2000E-01     2.3000E-01     2.4000E-012.5000E-01     2.6000E-01     2.7000E-01     2.8000E-01     2.9000E-013.0000E-01     3.1000E-01     3.2000E-01     3.3000E-01     3.4000E-013.5000E-01     3.6000E-01     3.7000E-01     3.8000E-01     3.9000E-014.0000E-01     4.1000E-01     4.2000E-01     4.3000E-01     4.4000E-014.5000E-01     4.6000E-01     4.7000E-01     4.8000E-01     4.9000E-015.0000E-01     5.1000E-01     5.2000E-01     5.3000E-01     5.4000E-015.5000E-01     5.6000E-01     5.7000E-01     5.8000E-01     5.9000E-016.0000E-01     6.1000E-01     6.2000E-01     6.3000E-01     6.4000E-016.5000E-01     6.6000E-01     6.7000E-01     6.8000E-01     6.9000E-017.0000E-01     7.1000E-01     7.2000E-01     7.3000E-01     7.4000E-017.5000E-01     7.6000E-01     7.7000E-01     7.8000E-01     7.9000E-018.0000E-01     8.1000E-01     8.2000E-01     8.3000E-01     8.4000E-018.5000E-01     8.6000E-01     8.7000E-01     8.8000E-01     8.9000E-019.0000E-01     9.1000E-01     9.2000E-01     9.3000E-01     9.4000E-019.5000E-01     9.6000E-01     9.7000E-01     9.8000E-01     9.9000E-011.0000E+0080*0.,! 每种粒子的密度分布（随 rho 变化）! 篇幅因素，下为简化写法S_N_S =e_n_0, e_n_1, ..., e_n_100, 80*0.,  ! 电子d_n_0, d_n_1, ..., d_n_100, 80*0.,  ! 氘离子h_n_0, h_n_1, ..., h_n_100, 80*0.,  ! 氢离子bd_n_0, ..., bd_n_100, 80*0.,       ! 束流氘离子c_n_0, ..., c_n_100, 262*0.,        ! 碳离子! 在归一化半径（ρ）上的有效电荷Zeff分布! Zeff 是衡量等离子体中杂质含量的一个指标，定义为：$Z_{eff}=\frac{\sum_{i}n_{i}Z_{i}^2}{\sum_{i}n_{i}Z_{i}}$! 高 Zeff 表示等离子体中含有较多高电荷数的杂质（如碳、钨），会影响波吸收和约束性能。! 在该案例中，Zeff 从芯部（约 1.9）到边界逐渐下降至约 2.0 左右，说明中心区域有较高杂质含量。S_ZEFF =1.9000E+00     1.8992E+00     1.8980E+00     1.8963E+00     1.8940E+001.8909E+00     1.8870E+00     1.8822E+00     1.8770E+00     1.8718E+001.8660E+00     1.8593E+00     1.8520E+00     1.8446E+00     1.8370E+001.8291E+00     1.8210E+00     1.8126E+00     1.8040E+00     1.7952E+001.7860E+00     1.7764E+00     1.7670E+00     1.7580E+00     1.7490E+001.7394E+00     1.7300E+00     1.7214E+00     1.7130E+00     1.7040E+001.6950E+00     1.6867E+00     1.6790E+00     1.6714E+00     1.6640E+001.6568E+00     1.6500E+00     1.6438E+00     1.6380E+00     1.6323E+001.6270E+00     1.6222E+00     1.6180E+00     1.6142E+00     1.6110E+001.6084E+00     1.6060E+00     1.6037E+00     1.6020E+00     1.6012E+001.6010E+00     1.6009E+00     1.6010E+00     1.6017E+00     1.6030E+001.6049E+00     1.6070E+00     1.6090E+00     1.6110E+00     1.6133E+001.6160E+00     1.6190E+00     1.6220E+00     1.6250E+00     1.6280E+001.6311E+00     1.6340E+00     1.6365E+00     1.6390E+00     1.6420E+001.6450E+00     1.6472E+00     1.6490E+00     1.6506E+00     1.6520E+001.6531E+00     1.6540E+00     1.6546E+00     1.6550E+00     1.6551E+001.6550E+00     1.6546E+00     1.6540E+00     1.6533E+00     1.6530E+001.6536E+00     1.6550E+00     1.6573E+00     1.6610E+00     1.6667E+001.6750E+00     1.6863E+00     1.7010E+00     1.7200E+00     1.7450E+001.7778E+00     1.8190E+00     1.8697E+00     1.9340E+00     2.0165E+002.1220E+00 80*0.,! 该参数用于存储杂质粒子的质量（kg）。S_M_IMPURITY = 181*0., !当前值全为 0，可能表示没有显式定义杂质种类，或者由其他输入文件（如 NetCDF）提供。若启用杂质建模，这里应填入不同杂质种类的质量数组。! 温度剖面使用的径向点数（101）S_NRHO_T = 101,! 温度分布的归一化径向坐标（ρ ∈ [0, 1]）S_RHO_T_GRID = 0.0000E+00     1.0000E-02     2.0000E-02     3.0000E-02     4.0000E-025.0000E-02     6.0000E-02     7.0000E-02     8.0000E-02     9.0000E-021.0000E-01     1.1000E-01     1.2000E-01     1.3000E-01     1.4000E-011.5000E-01     1.6000E-01     1.7000E-01     1.8000E-01     1.9000E-012.0000E-01     2.1000E-01     2.2000E-01     2.3000E-01     2.4000E-012.5000E-01     2.6000E-01     2.7000E-01     2.8000E-01     2.9000E-013.0000E-01     3.1000E-01     3.2000E-01     3.3000E-01     3.4000E-013.5000E-01     3.6000E-01     3.7000E-01     3.8000E-01     3.9000E-014.0000E-01     4.1000E-01     4.2000E-01     4.3000E-01     4.4000E-014.5000E-01     4.6000E-01     4.7000E-01     4.8000E-01     4.9000E-015.0000E-01     5.1000E-01     5.2000E-01     5.3000E-01     5.4000E-015.5000E-01     5.6000E-01     5.7000E-01     5.8000E-01     5.9000E-016.0000E-01     6.1000E-01     6.2000E-01     6.3000E-01     6.4000E-016.5000E-01     6.6000E-01     6.7000E-01     6.8000E-01     6.9000E-017.0000E-01     7.1000E-01     7.2000E-01     7.3000E-01     7.4000E-017.5000E-01     7.6000E-01     7.7000E-01     7.8000E-01     7.9000E-018.0000E-01     8.1000E-01     8.2000E-01     8.3000E-01     8.4000E-018.5000E-01     8.6000E-01     8.7000E-01     8.8000E-01     8.9000E-019.0000E-01     9.1000E-01     9.2000E-01     9.3000E-01     9.4000E-019.5000E-01     9.6000E-01     9.7000E-01     9.8000E-01     9.9000E-011.0000E+0080*0., ! 注：这里的 80*0. 是 Fortran 数组填充语法，表示用 80 个 0 填充剩余空间。由于总长度为 181，前面已经写了 101 个值，所以补上 80 个零以满足数组长度要求。! 粒子温度分布（随 ρ 变化）! 篇幅因素，下为简化写法! 在该案例中，温度从芯部（高）向外逐渐降低（电子温度从 ~5.7 eV 降到 ~0.2 eV）S_T_S = e_temp_0, e_temp_1, ..., e_temp_100,80*0.,  ! 电子温度d_temp_0, d_temp_1, ..., d_temp_100,80*0.,  ! 氘离子温度h_temp_0, h_temp_1, ..., h_temp_100,80*0.,  ! 氢离子温度bd_temp_0, ..., bd_temp_100,80*0.,          ! 束流氘离子温度c_temp_0, ..., c_temp_100,262*0.            ! 碳离子温度/

🧮当前配置说明表

模块	变量名	当前值	描述
时间控制	S_T0, S_T1	0., 0.	模拟起始和结束时间（单位：秒）
几何设置	S_R_AXIS, S_Z_AXIS	0., 0.	等离子体轴心的（R,Z）坐标
	S_R0_MACH, S_Z0_MACH	0., 0.	机器中心的（R, Z）坐标
	S_R_MIN, S_R_MAX	0.88, 2.475	径向范围（R 方向，单位：米）
	S_Z_MIN, S_Z_MAX	-1.3, 1.3	垂直方向范围（Z 方向，单位：米）
粒子种类定义	S_NSPEC	2	物理上存在的粒子种类数（如电子 + 氘）
	S_NSPEC_TH	4 （电子、氘离子、氢离子、束流氘离子）	包括热离子在内的总粒子种类数（等离子体中主动参与波加热、碰撞、输运过程的粒子）
	S_S_NAME	'electrons', 'deuterium', 'hydrogen', 'beam deuterons', 'carbon'	所有粒子种类名称列表
	S_Q_S	-1.60E-19, 1.60E-19, ... , 2*0.（7个值）	每种粒子的电荷（单位：C）
	S_M_S	9.11E-31, 3.34E-27, ... , 2*0.（7个值）	每种粒子的质量（单位：kg）
密度分布	S_NRHO_N	101	密度剖面对应的径向点数
	S_RHO_N_GRID	181 个属于 $[0,1]$ 的 $\rho$ 值	密度分布使用的归一化径向坐标数组
	S_N_S	各粒子在不同 $\rho$ 上的密度值，共 101 * 5 个实际值 + 80*4 + 260 个填充 0.0 值	每种粒子的密度分布（随 $\rho$ 变化），单位：m⁻³
温度分布	S_NRHO_T	101	温度剖面对应的径向点数
	S_RHO_T_GRID	同 S_RHO_N_GRID（101 个值 + 80 个填充 0.0 值）	温度分布使用的归一化径向坐标数组
	S_T_S	各粒子在不同 $\rho$ 上的温度值，共 101 * 5 个实际值 + 80*4 + 260 个填充 0.0 值	粒子温度分布（随 ρ 变化），单位：eV 或 keV
杂质信息	S_ZEFF	数组，181 个值（101 个值 + 80 个填充 0.0 值）	有效电荷 $Z_{eff}$ 分布，反映等离子体中杂质含量
	S_M_IMPURITY	181 个 0.0	杂质粒子质量数组（当前未启用或由外部提供）

※ 补充说明

S_NSPEC_TH = 4（总粒子种类数为 4），

但 S_S_NAME 列表有 5 个粒子名称（多一个 C 离子 ），
S_Q_S 和 S_M_S 各有 7 个值（5 个值 + 2 个 0.0 值）。

• 在 S_S_NAME 中，碳离子通常是 杂质粒子，可能用于计算辐射损失、杂志输运或有效电荷 $Z_{eff}$，但在波吸收/电流驱动等主要物理过程中，它可能被忽略，即它不一定直接参与主动力学过程，因此不计入主粒子总数；
• 而对于S_Q_S 和 S_M_S 的 7 个值正好对应 5 个粒子 + 2 个填充 0：

序号	粒子种类	电荷（C）	质量（kg）
1	electrons	-1.60E-19	9.11E-31
2	deuterium	1.60E-19	3.34E-27
3	hydrogen	1.60E-19	1.67E-27
4	beam deuterons	1.60E-19	3.34E-27
5	carbon	1.60E-19	2.01E-26
6	（未命名）	0	0
7	（未命名）	0	0

• 出现这种情况的原因是：
  1. 固定数组大小，便于 Fortran 内存管理；
  2. 兼容不同输入配置。使用 S_NSPEC_TH 控制实际使用的粒子数量，可以动态切换模拟复杂度。

📌结论：虽然 S_S_NAME 定义了 5 个粒子，但只有前 4 个参与主要物理建模；第 5 个（碳 C）用于辅助计算（如 $Z_{eff}$），而 S_Q_S 和 S_M_S 的后 2 个位置是预留或填充。

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@Date: 2025.6.14
@Author: zkinglin
（完）