Составители:
Рубрика:
чего возникают термофоретические силы притяжения. Концентрационное поле испаряющегося
вещества (водяной пар) в силу диффузиофореза действует на другие частицы в направлении от
испаряющейся частицы. Наличие воздушной среды приводит к возникновению градиента
парциального давления воздуха, приблизительно равного по величине градиенту парциального
давления испаряющегося вещества. Кроме того, в среде возникает гидродинамическое течение смеси
от испаряющейся частицы —стефановское течение. Оно будет уносить аэрозольные частицы от
испаряющейся. Все эти силы называют силами Фаси. В зависимости от конкретной ситуации силы
Фаси могут как препятствовать, так и способствовать коагуляции частиц.
Для физики атмосферных аэрозолей особенно важны турбулентное перемешивание,
броуновская и электростатическая коагуляция.
В формировании капель дождя в облаках наибольшую роль играет гравитационная
коагуляция[41]. Сущность ее состоит в следующем: капля радиусом R — более крупная, чем ее
соседи, при падении в поле силы тяжести приобретает большую скорость падения, догоняет
находящиеся на ее пути мелкие капельки радиусом r и сталкивается с некоторыми из них (рис. 4.3).
Мелкие капельки, увлекаемые воздухом, обтекающим крупную каплю, во-первых, стремятся
следовать вдоль линий тока, во-вторых, вследствие инерции стремятся сохранить первоначальное
прямолинейное движение. В результате действительная траектория капельки оказывается
промежуточной между прямой линией и линией тока. Вероятность столкновения мелкой капли с
более крупной (ε
1
) зависит от размеров сталкивающихся капель и скорости их сближения.
(Предполагается, что мелкая капля на бесконечности имеет направление движения, сохранение
которого привело бы к столкновению ее с крупной каплей.)
Рисунок 4.3
Однако не любое столкновение капель приводит к их слиянию. Связано это с тем, что между
соударяющимися каплями образуется тонкая воздушная прослойка, в которой наблюдается
избыточное давление водяного пара ∆p=1 мбар. Рассасывание его затруднено из-за направленной в
зазор диффузионного потока окружающего чистого воздуха, сама же воздушная подушка не
позволяет каплям столкнуться. Очевидно, что эффективность слияния (ε
2
) зависит от упругости
водяного пара в воздухе, относительной скорости движения сталкивающихся частиц, характера
столкновения (лобовое или косое) и т.д. Как следует из физики явления и подтверждается
экспериментом, при относительной влажности, близкой к 100%, величина вероятности слияния в
такой ситуации (ε
2
) практически равна единице.
Произведение ε
c
=ε
1
ε
2
называется коэффициентом захвата или коэффициентом коагуляции.
Так как в облаках ε
2
=1, то далее мы всегда будем иметь дело с коэффициентом столкновения ε
1
.
Определению коэффициента столкновения посвящено много публикаций, в том числе
И.Ленгмюра, Ф.Альбрехта, Н.С.Шишкина, В.М.Волощука и других исследователей[15,17,40,47]. В
общей постановке задача вычисления вероятности столкновения мелкой капли с более крупной ε
1
сводится к решению задачи столкновения двух частиц, движущихся в потоке жидкости (воздуха).
Математически вопрос о столкновении двух частиц можно рассматривать на основе совместного
решения уравнений их движения:
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 73
- 74
- 75
- 76
- 77
- …
- следующая ›
- последняя »
