快速膨胀气溶液室中的液滴核化
流体动力学
2025-01-06 v1
摘要
我们介绍了一种新的实验设施，用于在受控条件下探讨液态雾滴和冰粒子的核化与生长，并表征与云微物理学相关的过程：快速膨胀气溶液室 (REACh)。REACh是一种中等尺寸的实验室（约0.14立方米），将膨胀室的原理与探测湍流流动影响的能力相结合。通过进行急剧压力下降伴随温度下降来实现核化，这可以在恰当的热力学条件下使湿空气凝结成雾滴云。REACh具备对初始水汽饱和比、种子气溶胶颗粒的种类和浓度、温度、压力以及空气流动混合的严格控制和监测能力，同时具备对气溶胶和雾滴大小与数的高速实时测量。本文表明，在广范围的初始相对湿度下，每次膨胀期间可达到的最低温度可合理地由干或湿绝热过程描述。雾滴形成的大小与数量，以及云的总体寿命，均以种子气溶胶浓度和初始水汽饱和比进行表征。雾滴总浓度与种子气溶胶浓度呈线性比例，这表明所有注入的气溶胶颗粒都作为凝结核使用。虽然形成的雾滴总数随气溶胶浓度而增大，但雾滴的平均尺寸随种子气溶胶浓度而减小，这是由于对可用水汽的竞争。理论考虑为广泛条件下的平均雾滴尺寸提供了定量预测。
引用
@article{arxiv.2501.01467,
title = {Droplet Nucleation In a Rapid Expansion Aerosol Chamber},
author = {Martin A Erinin and Cole R. Sagan and Ilian Ahmed and Gwenore F. Pokrifka and Nadir Jeevanjee and Marissa L. Weichman and Luc Deike},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.01467},
year = {2025}
}