层云声波增雨的两相流数值模拟研究
编号:283
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更新:2025-03-27 13:52:40 浏览:53次
张贴报告
摘要
在全球气候变化与水资源短缺日益严峻的当代背景下,利用外部物理手段实现人工增雨已成为气象学、环境科学及相关工程技术领域中的重要课题。传统的人工增雨技术,如播撒化学试剂(例如碘化银粒子),存在环境扰动较大、长期生态影响不明等问题,亟需探索更为清洁、高效和精细化的控制策略。声波作为可调谐、可定向且对环境相对友好的物理干预手段,为开发新型人工增雨技术提供了潜在突破口。
声波在空气中传播时,携带压力、密度与温度的周期性扰动,能够影响气溶胶粒子与液滴的动力学行为与相变过程。当声场条件(如声波频率、声压级、相位分布)与大气中云滴的特征尺度与时间尺度相匹配时,有望调控云滴的碰并、团聚与生长过程,从而加速水滴谱分布向较大粒径方向演化,最终促进降水形成与落下。本工作针对50Hz~200 Hz、1~200Pa声场中具有层云特征的液滴体系,系统分析了声致聚并演化机制,并量化在不同频率和强度声波作用下对增雨的有效性,构建声压依赖的聚并核函数。结果表明:低频声场通过提升碰撞概率主导液滴演化进程,50Hz声波为最优频率,3.5Pa是声波促进云滴碰并的临界声压;声压升至200Pa时,液滴平均直径短时间显著增大。这一研究为云物理中非热力学相变机制及人工影响天气技术提供了理论工具与模拟方法支撑。
关键词
两相流;声波增雨;声致聚并;人工影响天气;
稿件作者
杨苗锐
清华大学;青海大学
李铁键
清华大学水利系
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