空中加油器 firefighting 中水滴动力学与蒸发

本研究首次系统性地考察了空中加油器 firefighting 场景中单个水滴的动力学行为。虽然以前的工作关注地面沉积模式的测量，尤其是在标准化现场测试中，但支撑蒸发和输运的滴尺度机制长期以来基本未被探索。提出了针对孤立水滴在环境空气中耦合动量、热量和质量传递的定制模型，并应用于检视在广泛气象条件下滴液的演化。结果表明，滴尺寸决定了水的递送效果，释放高度成为支配性操作参数，而相对湿度是关键的气象属性。增加释放高度会延长飞行时间并增加蒸发损失，而低相对湿度会加速蒸发，尤其是直径小于1毫米的滴。只有直径在狭窄范围内的滴 $150\,\mu\mathrm{m} \lesssim r_{\mathrm{d},0} \lesssim 3\,\mathrm{mm}$ 才能在空中加油器释放后到达地面，较小的滴在下落过程中完全蒸发，较大的滴则受到二次雾化。虽然空中加油器释放涉及极大的液体体积和复杂的雾化动力学，但本文分析刻意孤立滴尺度行为，不涉及集体雾化效应、涡流相互作用或湍流。因此，本研究的结果为水滴蒸发和输运提供了物理一致的基准，为旨在改进空中加油递送策略的雾化分辨建模工作奠定了基础。