层云中由过饱和度涨落引起的云滴增长

通过将液滴建模为拉格朗日粒子并求解流体力学与热力学方程的直接数值模拟，研究了由过饱和度涨落引起的云滴凝结增长。过饱和度场通过直接模拟温度和水汽场计算，而非作为被动标量处理。为完整起见，也包含了凝结对场的热力学反馈。我们发现液滴尺寸分布的宽度随时间增加，这与不考虑过饱和度涨落的经典理论相反，在经典理论中凝结增长导致尺寸分布逐渐变窄。然而，与早期的凝结增长拉格朗日随机模型一致，液滴表面积的标准差以 $t^{1/2}$ 增长。此外，我们首次明确证明尺寸分布的时间演化对雷诺数敏感，而对平均能量耗散率不敏感。这被表明是由于温度涨落和水汽混合比涨落随雷诺数增大而增加，因此由此产生的过饱和度涨落随雷诺数增大而增强。我们的模拟可以从定性上解释层云中尺寸分布的增宽，其中平均上升速度几乎为零。