幸运液滴与超液滴碰撞的涨落

先前的研究表明，用于模拟碰撞-聚并过程的超液滴算法能够忠实再现湍流云中液滴的平均增长。但一个悬而未决的问题是，超液滴算法在多大程度上准确刻画了碰撞聚集过程中的涨落。此类涨落在稀薄悬浮液中尤为关键。即便在无湍流的情况下，稀薄悬浮液中碰撞时间的泊松涨落也可能导致增长过程出现显著变异，从而产生达到特定液滴尺寸所需增长时间的宽泛分布。我们量化了超液滴算法在描述较大液滴于静止流体中在重力作用下沉降、并与初始空间随机分布的较小液滴稀薄悬浮液发生碰撞（‘幸运液滴模型’）时其涨落增长历史的准确性。我们评估了涨落对幸运液滴增长历史的影响，并计算了累积碰撞时间的分布。结果表明，该分布足够敏感，可探测到多个幸运液滴间碰撞所引起的涨落细微增强。超液滴算法以两种不同方式纳入涨落：通过超液滴的随机空间分布，以及所涉及的蒙特卡洛碰撞算法。借助专门设计的数值实验，我们证明这两种方式单独使用均能准确刻画涨落。我们得出结论：超液滴算法能够忠实再现重力驱动的液滴凝聚过程中的涨落。