發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 01:07

　　 異質(zhì)核化凍結(jié)是一個(gè)重要的云物理過程,深入研究不同降溫速率和水滴尺度對(duì)凍結(jié)的影響非常重要,然而以前的研究多用蒸餾水或者自來水等相對(duì)干凈的水樣,缺乏對(duì)雜質(zhì)較多水樣的研究。本文選用雨水,純凈水和瓶裝飲用水,使用中國(guó)氣象科學(xué)研究院的均勻水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置,輔助攝像式均勻水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)冷臺(tái),對(duì)三類水樣做了不同的恒定降溫速率凍結(jié)實(shí)驗(yàn),對(duì)雨水進(jìn)行了恒溫凍結(jié)實(shí)驗(yàn),并對(duì)含納米AgI的水樣進(jìn)行了不同尺度水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn),一方面對(duì)前人的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,進(jìn)一步尋找水滴凍結(jié)與溫度及時(shí)間的定量關(guān)系,檢驗(yàn)隨機(jī)假設(shè)和奇點(diǎn)假設(shè)之間的相互作用。同時(shí)本文進(jìn)行了自然水樣的均勻水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)和人工水樣的均勻水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)。此外還應(yīng)用于兩個(gè)實(shí)際個(gè)例的凍結(jié)實(shí)驗(yàn)研究。主要結(jié)論如下：總體來看,隨溫度降低,降溫速率慢的液滴累加凍結(jié)比例要高于降溫速率快的,并且在純凈水和瓶裝飲用水中更明顯；降溫速率越快,平均凍結(jié)溫度和中值凍結(jié)溫度越低,不同的是雨水的值跟降溫速率呈對(duì)數(shù)關(guān)系,而瓶裝飲用水的值與降溫速率呈線性關(guān)系；不同水樣的凍結(jié)幾率隨溫度的降低指數(shù)增加,而瓶裝飲用水指數(shù)前的系數(shù)隨降溫速率的增加指數(shù)減小：恒溫階段,雨水的凍結(jié)幾率隨時(shí)間指數(shù)衰減,在恒溫的前兩分鐘衰減較快,之后減慢,并且水滴凍結(jié)在前兩分鐘發(fā)生較多,之后變的很少,15分鐘之后就沒有凍結(jié)事件發(fā)生,這一現(xiàn)象可以用隨機(jī)假設(shè)和奇點(diǎn)假設(shè)結(jié)合起來解釋,當(dāng)溫度達(dá)到或低于特征溫度時(shí),水分子在凍結(jié)核上的聚合需要一段時(shí)間,所以造成了水滴凍結(jié)在恒溫階段形成的現(xiàn)象。本文結(jié)果不僅驗(yàn)證前人用蒸餾水得到的結(jié)果,而且為數(shù)值模式的應(yīng)用提供了更好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在相同實(shí)驗(yàn)條件下,同一水質(zhì)的水滴,尺度越小其凍結(jié)溫度越低,平均凍結(jié)溫度隨水滴直徑的減小呈對(duì)數(shù)降低,凍結(jié)幾率隨溫度降低指數(shù)增長(zhǎng),指數(shù)函數(shù)前的系數(shù)與水滴體積呈線性關(guān)系：冰雹融化水的水滴凍結(jié)溫度和凍結(jié)核含量最高、其次是雪融化水、最后是雷陣雨水；納米AgI水樣平均凍結(jié)溫度最高、其次是常規(guī)AgI水樣、最低的是飲用水,凍結(jié)幾率函數(shù)中指數(shù)前的系數(shù)以兩個(gè)量級(jí)遞減,也說明了人工冰核對(duì)提高水滴凍結(jié)幾率的明顯效果。使用焰劑燃燒室,完成了S-8型AgI焰劑在浸入凍結(jié)核化機(jī)制下的成冰效率實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)成核率隨過冷卻溫度升高指數(shù)增長(zhǎng),且取樣體積與飲用水體積之比影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并采集了37高炮人工增雨作業(yè)的降水,用水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)的方法,檢測(cè)了人工催化降水中的凍結(jié)核含量,檢測(cè)表明：人工降水比自然降水具有更高的凍結(jié)核含量和水滴凍結(jié)溫度。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P426.3
【部分圖文】：

帖１方銷細(xì)１。?＂１００?ｒ｜＾??圖２．１巧勻水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置（ａ）和實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖（ｂ）??實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如圖２．化所示，該裝置由制冷板、銅板、感應(yīng)件，絕熱框、??玻璃蓋板、散熱槽、電路板等狙成。將尺寸為１４０Ｘ１４０Ｘ５ｍｎｉ的銅板表面轅絡(luò)，??用導(dǎo)熱珪脂描貼在制冷板（總面積與德絡(luò)銅板的面積基本相等）冷面上，旁邊??包圍絕熱邊框，頂上是推拉式玻璃蓋板，這樣構(gòu)成一個(gè)高日〇？，并且能與外界??隔熱、防塵的封閉小室，同時(shí)玻璃蓋板也便于觀察。銅板上均勻分布著４９個(gè)??ｌＯＸｌＯｍｒａ，中也間距均為ＩＳｒａｎｉ的感應(yīng)件，在線性降溫過程中水滴凍結(jié)釋放的潛??熱被各自的感應(yīng)件吸收，對(duì)其他水滴在線性降溫過程中的隨機(jī)凍結(jié)不會(huì)產(chǎn)生影??響。制冷板熱面貼在漉滿式散熱槽上，與一個(gè)裝滿冷媒（乙二醇－水溶液）的容??器相連

?第二章實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)方法介紹???溫程序，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇使用，對(duì)于＾般的凍結(jié)核檢測(cè)多用２１：／１１１１１１的程??序。此外，也可設(shè)定程序使水滴處于某一恒溫值，對(duì)水滴凍結(jié)與時(shí)間的相關(guān)性??進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。??２丄２攝像式水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)冷臺(tái)??－＇????

ｒｒｎＭ??Ｉ嗎Ａ??圖２．?２攝像式水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)冷臺(tái)??該冷臺(tái)（圖２．２）作為輔助可視裝置，可＾＾＾＾觀察水滴凍結(jié)或冰晶的形成及其??増長(zhǎng)。主體是由半導(dǎo)體制冷的１００ｍｍＸ１０ＯｍｍＸ５誦金屬冷臺(tái)和８ｍｉｎ高的絕熱邊??框及玻璃蓋板構(gòu)成的封閉冷腔和一個(gè)連接到計(jì)算機(jī)的顯微鏡。冷腔內(nèi)部的兩端??設(shè)計(jì)有多孔進(jìn)出管，可通過軟管與可控濕度的２ｍ２容器連接，形成密閉回路。??進(jìn)行水滴凍結(jié)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在冷臺(tái)上形成一層憎水膜后再滴放水滴，在控溫??儀控制下使水滴降溫發(fā)生凍結(jié)，由上方的攝像顯微鏡實(shí)時(shí)觀測(cè)。進(jìn)行成冰核或??粒子群體吸濕性實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過軟管與凈化的的２ｍ３容器連接，使回路中的濕空氣??均勻流經(jīng)樣片的暴露面，再由上方的攝像顯微鏡實(shí)時(shí)觀察粒子形態(tài)的變化。??ＩＩ??
【參考文獻(xiàn)】

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1 張錚,林祥明;AgI水溶膠單滴的凍結(jié)實(shí)驗(yàn)研究[J];大氣科學(xué);1987年02期

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本文編號(hào)：2882869