Министерство образования и науки Российской Федерации РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики атмосферы Дисциплина «Экспериментальная физика аэрозолей»
ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3 Исследование процессов диффузионного и коагуляционного роста капель воды и кристаллов льда в облаках.
Вариант №6
Выполнили: ст. гр. ПМ-Б15-1-3 Светачева А., Скачков И.
Проверил:
Чукин В. В.
Цель работы
Исследовать особенности процесса диффузионного и коагуляционного роста капель воды и кристаллов льда в облаках при различных параметрах состояния атмосферы
Основные теоретические положения
Скорость диффузионного (конденсационного) роста капель
Значения ветрового множителя Cf для капель воды (кристаллов льда) определяются по формулам:
Порядок выполнения работы:
Для определения значения скорости конденсационного роста капель воды без учета и с учетом эффекта обдува использовали формулу Максвела
(3.1)
Затем, составлена программа на языке программирования Python, которая позволила рассчитать значения радиусов rw в диапазоне от 1 мкм до 1 мм с шагом в 0.1 мкм., и представила на рисунке 1. графики зависимости
τ (rw) .
r[j] = rmax-j*dr
DV = (-1.89725E-5+1.5E-7*T)*(101326.0/P)
Pr = v/DV
V = 9.958*(1.0-exp(-1200.0*r[j]))
Re = (2.0*abs(W-V)*r[j])/v
if Re<2.5:
Cf = 1.00+0.108*(math.sqrt(Re)*Pr**(1.0/3.0))**2
else:
Cf = 0.78+0.308*math.sqrt(Re)*Pr**(1.0/3.0)
Evw = 610.78*10**((7.63*(T-273.15))/(T-31.25))
e = S*Evw
Con1[j] = (DV*mw*(e - Evw*exp(2.0*mw*sigw/(k*T*pw*r[j]))))/k/T/pw/r[j]
Con2[j] = (DV*mw*(e - Evw*exp(2.0*mw*sigw/(k*T*pw*r[j])))*Cf)/k/T/pw/r[j]
#################################################################################
# Построение графика
#################################################################################
semilogx(r, Con1, color="black", lw=1, label="Water (1)")
semilogx(r, Con2, color="black", lw=2, label="Water (2)")
xlabel("Particle Radius, m-3", fontsize=12)
ylabel("Rate of Grouth, m/s", fontsize=12)
grid(True)
legend(loc=4)
show()
Анализ полученных результатов:
Код
k = 1.38E-23
mw = 2.99E-26
pw = 1000
P = 50000
W = 0.1
T = 250.0
S = 1.001
v = 0.135E-4
sigw = 7.61E-2
# Задаем радиус
rmax = 1E-3
rmin = 1E-6
dr= 1E-7
m = int((rmax-rmin)/dr+1)
r = zeros(m)
Con1 = zeros((len(r)), dtype=float)
Con2 = zeros((len(r)), dtype=float)
#e = zeros((len(r)), dtype=float)
#Evw = zeros((len(r)), dtype=float)
#S = zeros((len(r)), dtype=float)
for j in range(m):
r[j] = rmax-j*dr
DV = (-1.89725E-5+1.5E-7*T)*(101326.0/P)
Pr = v/DV
V = 9.958*(1.0-exp(-1200.0*r[j]))
График
Анализ полученных результатов:
В результате определения значения скорости конденсационного роста капель воды и анализа графика можно сделать вывод, что скорость с учетом эффекта обдува немного меньше, чем скорость без учета обдува, но не значительно.
Выводы по работе
По данным измерений, полученных в ходе лабораторной работы №3 можно исследовать особенности процесса конденсационного роста капель воды в облаках, а также измерять их скорость с учетом и без учета обдува.