高德文,赵昶

• 1:北京石油化工学院数理系

摘要(Abstract)：

雨滴收尾速度的计算是大学物理教学中的典型案例。一些文献给出了在空气阻力系数视为常数的情况下,球型雨滴下落时的收尾速度,但由此得出的结果与实验结果有较大差别。笔者认为,问题出现的原因包括两个方面:一是空气阻力系数选取问题,二是雨滴模型问题。本文采用空气阻力系数Park公式、Wallis公式,利用Matlab软件计算雨滴以球模型、近似椭球模型(以下简称PP模型)以及汉堡模型(即半球模型)下落时的收尾速度,并利用Origin Pro8.0进行绘图对比。结果表明本办法给出的雨滴模型和收尾速度计算值更接近实验结果。

关键词(KeyWords)： 雨滴;空气阻力系数;雷诺数;收尾速度

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 北京市自然科学基金(No.1132010);; 北京市教委科技计划项目(KM201710017007)资助

作者(Author): 高德文,赵昶

参考文献(References)：

• [1] 刘雅君.雨滴下落的收尾速度[J].大学物理,2001,20(12):16-17,27.LIU Y J.Terminal velocity of the fal ling raindrops[J].College Physics,2001,20(12):16-17,27.(in Chinese)
• [2] 刘俊杰,周秀芝.雨滴下落收尾速度的一般讨论[J].物理与工程,2010,20(5):17-19,28.LIU J J,ZHOU X Z.Common discussion of the terminal velocity of the falling raindrops[J].Physics and Engineering,2010,20(5):17-19,28.(in Chinese)
• [3] MCDONALD J E.The shape and aerodynamics of large raindrops[J].Journal of Meteorology,1954,11:478-494.
• [4] 刘磊,李浩,高太长.雨滴的近似椭球模型及其近红外散射特性研究[J].气象科学,2008,28(3):271-275.LIU L,LI H,GAO T C.The approximate ellipsoidmodel for raindrop and its near-infrared scattering characteristics[J].Scientia Meteorologica Sinica,2008,28(3):271-275.(in Chinese)
• [5] 数学手册[M].北京:高等教育出版社,1979:84.
• [6] 白更,严海军.空气阻力系数对水滴运动及蒸发的影响[J].水利学报,2011,42(4):450.BAI G,YAN H J.Effect of air drag coefficient on motion and evaporation of water droplet[J].Shuili Xuebao,2011,42(4):450.(in Chinese)
• [7] 普朗特,奥斯瓦提奇,维格哈特著,流体力学概论[M].郭永怀,陆士嘉,译.北京:科学出版社,1981:581-582.
• [8] GUNN R,KINZER G D.The terminal velocity of fall for water droplets in stagnant air[J].Journal of Meteorology,1949,6:243-248.