湍流、重力及非连续流体动力学相互作用对云中雾滴尺度分布的影响
流体动力学
2025-01-03 v1
摘要
本文聚焦于云中微米级雾滴的演化,特别关注15-40 μm半径范围内的'尺度间隙'模式,在此范围内,凝结和差分沉降对生长作用最不明显。这一瓶颈导致生长模型不准,而湍流可能纠正与现场云测量结果之间的不一致。对由湍流剪切和差分沉降驱动的碰撞、雾滴混合以及水汽涨落在跨越'尺度间隙'中的作用进行了详细分析。结果表明,由湍流剪切和差分沉降共同作用驱动的碰撞可促进雾滴生长。湍流引起的水汽涨落也有助于生长,这些涨落在初始凝结驱动的生长中维持多样性,并在由差分沉降驱动的 coalesce 生长中促进后续生长。雾滴的碰撞率受到非连续流体动力学的强烈影响,因此在凝结 regime 之后的尺度演化对空气的平均自由路程非常敏感。湍流引起的惯性聚类导致生长速率适度增强,但湍流剪切率的间歇性并未显著改变 coalesce 速率。通过在一个等熵上升的气流中演化大量雾滴,并采用能够捕捉湍流间歇性和混合的蒙特卡洛方案,评估了所有这些现象的耦合影响。
引用
@article{arxiv.2501.01086,
title = {The effect of turbulence, gravity, and non-continuum hydrodynamic interactions on the drop size distribution in clouds},
author = {Johnson Dhanasekaran and Donald. L. Koch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.01086},
year = {2025}
}