平流层重力占优气溶胶粒子的耦合碰并.PDF

大 气 科 学 第 卷第 期 年 月 平流层重力占优气溶胶粒子的耦合碰并 张连众 温景嵩 于瑞泉 南开大学物理科学学院 天津 摘 要研究大气平流层中的重力作用占优的气溶胶粒子之间的耦合碰并问题 平流层 由于空气稀薄 必须引入高 数下分子体系介质近似 对于重力占优的气溶胶粒子 采用高下的处理方法 在新的对分布方程的基础上 求得重力作用占优的气溶胶粒子的 对分布函数的解析解 结果表明 对于重力占优的气溶胶粒子 平流层中碰并率要大于对 流层中的碰并率 关键词 数 气溶胶粒子 碰并率 引言 重力场中的气溶胶粒子在空气为介质的体系中 不停地做着布朗运动 彼此通过 分子引力而发生碰并 在平流层中 海拔 空气相对稀薄 过 去人们一般认为重力作用占优的气溶胶粒子很难存在 因此没有研究它们之间的碰并 问题 其实 在平流层中 气溶胶粒子的半径分布跨度同对流层中类似 从 到 都是存在的 因此研究重力占优的大气溶胶粒子的碰并也有意义 在平流层中 由于压力很小 空气分子平均自由程会变得很大 因此对于气溶胶 粒子来说 作为介质的空气不可以简单地看成流体而以连续介质近似来研究 必须引 入分子体系介质近似 对于重力占优的气溶胶粒子 可以认为是属于高 数 下弱布朗和强重力耦合碰并问题 而要研究这种耦合碰并问题 就必须从气溶胶粒子 的对分布方程出发 在高 数条件下 介质可采用分子体系近似 我们已经建立了粒子的对分 布方程 在低数条件下 对于布朗作用占优的气溶胶粒子的耦合碰并 使用奇异 扰动理论中的匹配渐近展开法 求得了该条件下碰并率的三阶渐近展式 并将结果和 低 数下连续介质近似的情况做了比较 结果表明分子体系中的气溶胶碰并率 远大于连续介质中的碰并率 本文将在此基础上 研究平流层中重力占优的气溶胶粒子的碰并 我们认为该问 题属于高 数和高 数条件下气溶胶粒子在沉降过程中的碰并 奇异扰动的对分布方程的求解 处于平流层的气溶胶粒子的对分布函数 仍应服从于 型的守恒方