Том 21, номер 07, статья № 4

Аннотация:

Представлены экспериментальные оценки термофоретической скорости сферических частиц меди в азоте, измеренные в условиях микрогравитации на башне сбрасывания в г. Бремен (ФРГ) при рекордно малых значениях числа Кнудсена (Kn ≈ 0,002) и очень больших значениях теплофизического параметра Λ ≈ 20500. Проведено сопоставление данных с газокинетической теорией, учитывающей как термокриповый, так и термострессовый механизмы возникновения термофоретической силы при малых числах Кнудсена. Полученные результаты косвенно демонстрируют проявление термострессового механизма возникновения явления, однако отрицательных термофоретических скоростей зарегистрировано не было. Обсуждается важная роль значений коэффициента аккомодации энергии молекул газа на поверхности частицы для объяснения полученных результатов. Необходим дополнительный анализ экспериментальных данных с целью повышения определенности в оценках термофоретической скорости.

Ключевые слова:

климатология, зональное усреднение, стратосфера, вертикальный ветер, аэрозоли

Список литературы:

1. Баканов С.П. Термофорез в газах при малых числах Кнудсена // Успехи физ. наук. 1992. Т. 162. № 9. С. 133-152.
2. Prodi F., Tampieri F. The removal of particulate matter from the atmosphere: the physical mechanism // Pure and Appl. Geophys. 1982. V. 120. P. 286-325.
3. Brock J.R. On the theory of thermal forces acting on aerosol particles // J. Colloid Sci. 1962. V. 17. P. 768-780.
4. Sone Y. Flow induced by thermal stress in rarefied gas // Phys. Fluids. 1972. V. 15. N 8. P. 1418-1423.
5. Ohwada T., Sone Y. Analysis of thermal stress slip flow and negative thermophoresis using the Boltzmann equation for hard-sphere molecules // Eur. J. Mech. B/Fluids. 1992. V. 11. N 4. P. 389-414.
6. Сутугин А.Г., Петрянов-Соколов И.В. К вопросу о существовании отрицательного термофореза // Коллоид. ж. 1984. Т. 46. № 1. С. 160-161.
7. Bakanov S.P. Future directions for experiments in thermophoresis: a commentary // J. Aerosol Sci. 1995. V. 26. N 1. P. 1-4.
8. Prodi F., Santachiara G., Di Matteo L., Vedernikov A., Beresnev S.A., Chernyak V.G. Measurements of thermophoretic velocities of aerosol particles in microgravity conditions in different carrier gases // J. Aerosol Sci. 2007. V. 38. N 6. P. 645-655.
9. Loyalka S.K. Thermophoretic force on a single particle. 1. Numerical solution of the linearized Boltzmann equation // J. Aerosol Sci. 1992. V. 23. N 3. P. 291-300.
10. Takata S., Aoki K., Sone Y. Thermophoresis of a sphere with a uniform temperature: numerical analysis of the Boltzmann equation for hard-sphere molecules // Rarefied gas dynamics: theory and simulations (ed. B.D. Shizgal and D.P. Weaver). Washington: AIAA, 1992. P. 626-639.
11. Takata S., Sone Y. Flow induced around a sphere with a non-uniform surface temperature in a rarefied gas, with application to the drag and thermal force problems of a spherical particle with an arbitrary thermal conductivity // Eur. J. Mech. B/Fluids. 1995 V. 14. N 4. P. 487-518.
12. Beresnev S., Chernyak V. Thermophoresis of a spherical particle in a rarefied gas: numerical analysis based on the model kinetic equations // Phys. Fluids A. 1995. V. 7. N 7. P. 1743-1756.
13. Yamamoto K., Ishihara Y. Thermophoresis of a spherical particle in a rarefied gas of a transition regime // Phys. Fluids. 1988. V. 31. N 12. P. 3618-3624.
14. Siewert C.E., Sharipov F. Model equations in rarefied gas dynamics: viscous-slip and thermal-slip coefficients // Phys. Fluids. 2002. V. 14. N 12. P. 4123-4129.
15. Коленчиц О.А. Тепловая аккомодация систем газ - твердое тело. Минск: Наука и техника, 1977. 128 с.
16. Roldughin V.I., Zhdanov V.M. Non-equilibrium thermodynamics and kinetic theory of gas mixtures in the presence of interfaces // Adv. Colloid and Interface Sci. 2002. V. 98. P. 121-215.
17. Davis E.J. A history and state-of-the-art of accommodation coefficients // Atmos. Res. 2006. V. 82. P. 561-578.
18. Soga T. A kinetic analysis of thermal force on a spherical particle of high thermal conductivity in a monatomic gas // Phys. Fluids. 1986. V. 29. N 4. P. 976-985.