Evidence of preferential sweeping during snow settling in atmospheric turbulence
Evidence of preferential sweeping during snow settling in atmospheric turbulence
复制标题
大气湍流中积雪沉降期间优先清扫的证据
DOI：
10.1017/jfm.2021.816
复制
发表时间：
2021
影响因子：
3.7
通讯作者：
Hong, Jiarong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Jiaqi;Abraham, Aliza;Guala, Michele;Hong, Jiarong
我们提出了一个现场研究雪沉降动力学的基础上同时测量的大气流场和雪粒子轨迹。具体而言，超大规模粒子图像测速（SLPIV）系统，使用天然雪粒子作为示踪剂部署到量化的速度场，并确定在一个22米5米的样品区域内的SLPIV使用粒子跟踪测速的旋涡结构。结果揭示了大气湍流中涡旋结构与雪粒子浓度空间分布及其沉降动力学之间的直接联系。特别是，在近临界斯托克斯数的雪湍流相互作用，雪颗粒的沉降速度增强是多倍的，并大于在以前的实地研究中观察到的。超大规模粒子图像测速测量显示，较高浓度的雪粒子优先位于在大气流场中确定的涡的向下侧。粒子跟踪测速，在重建的漩涡周围的高分辨率图像上进行，证实了后者的趋势，并提供了雪粒子的加速度的统计证据，因为它们向漩涡的下侧移动。总的来说，这里提出的同时多尺度粒子成像使我们能够直接量化优先扫描的显着特征，支持它作为大气表层雪沉降增强的潜在机制。
We present a field study of snow settling dynamics based on simultaneous measurements of the atmospheric flow field and snow particle trajectories. Specifically, a super-large-scale particle image velocimetry (SLPIV) system using natural snow particles as tracers is deployed to quantify the velocity field and identify vortex structures in a 22 m 5 m sample area within the SLPIV using particle tracking velocimetry. The results reveal the direct linkage among vortex structures in atmospheric turbulence, the spatial distribution of snow particle concentration and their settling dynamics. In particular, with snow turbulence interaction at near-critical Stokes number, the settling velocity enhancement of snow particles is multifold, and larger than what has been observed in previous field studies. Super-large-scale particle image velocimetry measurements show a higher concentration of snow particles preferentially located on the downward side of the vortices identified in the atmospheric flow field. Particle tracking velocimetry, performed on high resolution images around the reconstructed vortices, confirms the latter trend and provides statistical evidence of the acceleration of snow particles, as they move toward the downward side of vortices. Overall, the simultaneous multi-scale particle imaging presented here enables us to directly quantify the salient features of preferential sweeping, supporting it as an underlying mechanism of snow settling enhancement in the atmospheric surface layer.
登录
查看更多内容
公用事业规模风力涡轮机的近尾流行为
影响因子：
3.7
作者：
Teja Dasari;Yue Wu;Yun Liu;Jiarong Hong
通讯作者：
Jiarong Hong
斯托克斯流态下静止空气中雪粒的沉降
影响因子：
5.2
作者：
Till Zeugin;Quirine Krol;I. Fouxon;M. Holzner
通讯作者：
M. Holzner
雪聚集体的形状和密度演变
DOI：
--
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
作者：
E. Dunnavan;Zhiyuan Jiang;J. Harrington;J. Verlinde;Kyle E. Fitch;T. Garrett
通讯作者：
T. Garrett
小球体在旋转速度场中的运动：湍流中悬浮颗粒的可能机制
DOI：
--
发表时间：
1977
期刊：
影响因子：
--
作者：
Paul Tooby;G. Wick;J. Isaacs
通讯作者：
J. Isaacs
使用米氏散射进行修正，以促进颗粒负载流中颗粒浓度的平面成像，第 1 部分：准直激光片。
影响因子：
1.9
作者：
P. Kalt;C. Birzer;G. Nathan
通讯作者：
G. Nathan