分子体系介质中气溶胶粒子的耦合碰并.PDF

第 卷第 期 大 气 科 学 ２８ ６ Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ．６ 　 年 月 ２００４ １１ ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｔｍｏｓｈｅｒｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓ Ｎｏｖ． ２００４ ｐ 分子体系介质中气溶胶粒子的耦合碰并 ，，） ） ） ） ） １２３ ４ ３ ２ ３ 张连众 亢燕铭 白志鹏 温景嵩 朱 坦 　 　 　 　 　 １）（南开大学泰达学院，天津 ３００４５７） ２）（南开大学物理科学学院，天津 ３０００７１） ３）（南开大学环境科学与工程学院，天津 ３０００７１） ４）（东华大学环境科学与工程学院，天津 ２０００５１） 摘 要 根据碰并率通量随粒子半径变化极小的物理事实，利用半径空间极值点处碰并 　 　　 率函数的连续光滑的性质，把在低Ｐéｃｌｅｔ数条件下得到的碰并率的三阶渐近展式和纯重力 作用下的碰并率一阶解，推广到中Ｐéｃｌｅｔ数重力对流与Ｂｒｏｗｎ运动都不能看成小量的耦合 碰并条件中，同时得到高Ｐéｃｌｅｔ数条件下碰并率的三阶数值解，最后首次得到高Ｋｎｕｄｓｅｎ 数条件下分子体系任意Ｐéｃｌｅｔ数条件下的碰并率。 关键词：Ｋｎｕｄｓｅｎ数；气溶胶粒子；耦合碰并 文章编号 （ ） 中图分类号 文献标识码 １００６９８９５ ２００４ ０６０９２５０６ Ｐ４０１ Ａ 　 　　 　 　　 　 １ 引言 　 我们已经根据温景嵩建立的低 Ｋｎｕｄｓｅｎ数下重力和 Ｂｒｏｗｎ耦合碰并的统计理 ［ ］ １ ３ ～ 论 得到了高Ｋｎｕｄｓｅｎ数下求解碰并率的对分布方程，并求得了低 Ｐéｃｌｅｔ数条件下 ［］ ４ 强Ｂｒｏｗｎ弱重力耦合碰并结果 。在纯重力碰并条件下，我们求得了一级近似下的对 分布函数和捕获系数，和Ｓｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉ完全忽略弱布朗的纯决定型的轨迹法的结果完 ［］ ５ 全一致 。但是，在高Ｋｎｕｄｓｅｎ数分子体系条件下，对分布方程表面上看起来，没有 双球的重力和Ｂｒｏｗｎ纵向相关函数，纵向传输是一个常量，似乎比低Ｋｎｕｄｓｅｎ数连续 介质下要简单，但是由于ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ引力的复杂性没有变化，因此从对分布函数来 看，与之同阶的重力项虽然重力相关函数简单了，但并没有起到简化方程的作用。而 对于Ｂｒｏｗｎ扩散项来说，低Ｋｎｕｄｓｅｎ数下的扩散系数由于有纵向扩散函数，它是随两 粒子表面最小距离的一次幂趋于零的，准确地表达了流体体系连续介质中的润滑膜阻 力的性质。在高Ｋｎｕｄｓｅｎ数分子体系中，Ｂｒｏｗｎ扩散系数为一恒量，不会随两粒子的 接近而趋向于零，这就使问题比连续介质中更加复杂。反映在求解对分布方程的过程 中，如果按照原来的理论计算下去，由于对分布函数的二阶解的数量级与边界层厚度 相同，则碰并率二阶解出现积分发散的问题，其性质与低Ｋｎｕｄｓｅｎ条件下求解对分