液滴碰撞的临界电荷

空气中未带电微米级水滴的碰撞效率由液滴间距约为平均自由程量级时的流体力学失效、范德瓦尔斯力或二者共同决定。相反，若电荷足够大，静电力决定带电液滴的碰撞效率。为找出发生向电荷主导碰撞转变的电荷量，我们计算了在静止空气中沉降、存在流体力学相互作用且包含小界面距离处流体力学失效的带电液滴的碰撞效率。对于带异号电荷的液滴，当相对液滴动力学的鞍点退出流体力学失效区域时，该转变发生。对于半径$16\,\mu$m与$20\,\mu$m的液滴，这发生于$\sim 10^3$基本电荷$e$处。对于更小电荷，碰撞效率依赖于Kn数(定义为空气平均自由程与液滴平均半径之比)，而对于更大电荷则不依赖。对于同极性带电液滴，上述半径下的临界电荷为$\sim 10^4\,e$。