云与晴空气环境界面层内水滴群动力学间歇加速
流体动力学
2021-07-22 v3
摘要
我们利用直接数值模拟研究通常分隔云与周围晴空气的湍流层上局部扰动的时变演化。跨此无剪切层自然形成湍动能梯度。此处施加局部初始温度波动形式的有限扰动，以模拟背景湍流空气中的流体动力学不稳定性。随后求解两类截然相反液滴群分布的数值初值问题。具体而言，我们考虑半径15 m的单分散液滴群以及半径范围0.6 - 30 m的多分散分布。对两种分布均观察到蒸发与凝结在均匀云区与界面各向异性混合区内权重差异显著。观察到液滴碰撞动力学受宿主区湍流结构高度影响。两群体在能量衰减瞬态中呈现共性：即界面层（容纳强烈各向异性速度涨落）内碰撞概率增大。该层实际上加剧了液滴动能与尺度的分化。多分散与单分散初始粒子分布均含 液滴，对应初始液态水含量 。给出群体平衡方程中几何碰撞所用湍流碰撞核的估算。对云界面区内获得的两个非定常非遍历碰撞核结构作了初步讨论。
引用
@article{arxiv.2007.06497,
title = {Intermittency acceleration of water droplet population dynamics inside the interfacial layer between cloudy and clear air environments},
author = {Mina Golshan and Shahbozbek Abdunabiev and Mattia Tomatis and Federico Fraternale and Marco Vanni and Daniela Tordella},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.06497},
year = {2021}
}
备注
Turbulent shearless layer, Cloud-clear air interaction, Inertial particles, Water droplets, DNS, Gravity effects, Collision kernel