2007年3月1日星期四

Aerosol Microphysics II Chemical Physics of Micropaticles, W. H. Marlow, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 1982

要形成气液界面,首先获得处于平衡态的液体,比如各个方向都是周期性的平衡态液体,然后取出部分液体,将其放置到一个更大的区域,除了液体本身的区域之外,为真空,这样随着液体中分子的逐渐扩散,就形成了气液共存的界面情形。
要形成不同形状的界面,只是拓展到更大区域的形状不同。比如平面界面,只需要在一个界面的垂直方向上扩展;如果需要液滴的界面,就在2个或者3个方向上扩展真空,得到界面。
对于界面的模拟问题,从[1]上获得的信息来看,关注的方面包括界面及附近的密度分布(Density profile)、横向关联(Transverse correlations)、压力张量(Pressure tensor),还有微团簇(Microclusters)和成核(Nucleation)的热物理性质,团簇分布(Cluster distribution)和液滴密度分布。这本书写于1982年,对这之前的相关文献总结的还是不错的,更近的信息需要根据兴趣再查找和整理。

关于液滴的相关问题,在这本书里也有较多的介绍,尤其是对于液滴的生成和发展,以及此过程中受各种因素的影响。
1)整个过程可用准静态(quasi-steady state)处理,这个假设对于许多实际问题都符合较好。因此,过渡现象(transition phenomena)的持续时间要比典型的生长时间(growth time)短。此实验结果与液滴的非静态生长和蒸发理论结果符合较好。
2)液滴表面的质量或热的不完全协调,在饱和度(saturation ratios)处于120%~354%之间以及Kn数低于0.3时,对于空气中纯水液滴的生长描述不重要。两个协调系数都为1时,理论与实验符合最好。许多学者使用较小的质量协调系数,比如0.03或者0.036,本书作者认为很不合理。
3)液滴附近的质量流和热流的一阶相互作用(the first-order mutual interactions of mass and heat flux)对液滴生长影响很大。与转捩效应?(transitional effects)相反,一阶效应与液滴大小无关,液滴更大时转捩效应可忽略时,一阶效应反而更重要。作者认为,很多学者有没有考虑一阶效应,做出来的液滴生长速度小于理论预测,就通过选择小于1的协调系数来解释。热扩散及其反过程(thermal diffusion and the inverse process, the diffusion-thermo effect)至少对于空气中的水滴生长作用不大。同时,计算表明Stefan流可以忽略。两种一阶效应很重要,质量流和热流都使得液滴生长减缓。质量流由于液滴表面的高温差而显著,热流由于表面的气体分子扩散携带的动能而显著。
液滴在连续区和过渡区都有研究,尤其是在过渡区,需要在更大Kn数范围的条件下做实验,可以得到更加准确的质量和热协调系数。
Outlook :
1、绝大多数都是测空气中的水滴的生长过程,可以测其他气体组合的情况。
2、基本都只考虑了单个液滴的情况,多个液滴的相互作用考虑较少。
Mine
1、液滴的生长的研究还需要进一步调研,将研究的背景更加明确,找到可以做的内容,同时尽量与自己的当前研究手段和内容靠拢。2、气液界面的质量和热协调系数的研究可以深入,此书的结论给出了两个推断,1)协调系数是对现象的一种解释,也有可能使忽略了某些更本质的原因而做出的妥协办法,不要指望只用协调系数就能解释一切,因此,对于气固表面的动量和能量协调系数,也有可能是这种原因,需要深入研究;2)气液界面的协调系数除了解释液滴生长速度,是否还有其他?

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