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云雾物理膨胀云室研制及参数测试

苏正军 郭学良 诸葛杰 王平

苏正军, 郭学良, 诸葛杰, 等. 云雾物理膨胀云室研制及参数测试. 应用气象学报, 2019, 30(6): 722-730. DOI: 10.11898/1001-7313.20190608..
引用本文: 苏正军, 郭学良, 诸葛杰, 等. 云雾物理膨胀云室研制及参数测试. 应用气象学报, 2019, 30(6): 722-730. DOI: 10.11898/1001-7313.20190608.
Su Zhengjun, Guo Xueliang, Zhuge Jie, et al. Developing and testing of an expansion cloud chamber for cloud physics research. J Appl Meteor Sci, 2019, 30(6): 722-730. DOI:  10.11898/1001-7313.20190608.
Citation: Su Zhengjun, Guo Xueliang, Zhuge Jie, et al. Developing and testing of an expansion cloud chamber for cloud physics research. J Appl Meteor Sci, 2019, 30(6): 722-730. DOI:  10.11898/1001-7313.20190608.

云雾物理膨胀云室研制及参数测试

DOI: 10.11898/1001-7313.20190608
资助项目: 

中国气象科学研究院科技发展基金 2018KJ008

中国气象科学研究院基本科研业务费专项 2018Z009

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201306041

国家重点研究发展计划 2018YFC1507900

详细信息
    通信作者:

    郭学良, guoxl@mail.iap.ac.cn

Developing and Testing of an Expansion Cloud Chamber for Cloud Physics Research

  • 摘要: 膨胀云室可形成水汽、水面和冰面过饱和环境,是研究气溶胶粒子、人工影响天气冷暖催化剂核化过程和机理的重要实验设备。但长期以来,我国缺乏装备先进云雾粒子谱和图像测量系统的膨胀云室。2019年完成的我国自主研制的膨胀云室系统由云室主体、控制系统、通讯系统及环境和云雾测量系统4个子系统组成。该系统首次采用了国产云粒子谱仪和成像仪测量系统。测试结果表明:该云室具有良好的温度和压力控制能力,平均降温速率达到0.26℃·min-1,温度分布均匀,-40℃时舱内温差小于0.29℃;膨胀造雾过程4 min,雾可维持4 min,雾滴较小;可以实现从室温到-50℃低温环境的控制,具备压力膨胀成云雾模拟和微物理参数监测能力,解决了我国缺乏气溶胶粒子和暖云催化剂室内实验装备的状况,对验证暖云催化剂核化性能和提高暖云人工增雨科技水平有重要价值。
  • 图  1  膨胀云室外观视图

    Fig. 1  View of the expanded cloud chamber

    图  2  膨胀云室结构示意图

    Fig. 2  The schematic diagram of expanded cloud chamber

    图  3  2019年5月22日云室实验的温度变化特征

    Fig. 3  Temperature curve during cooling in the chamber

    图  4  云室降温结果

    Fig. 4  Cooling speed of cloud chamber temperature

    图  5  膨胀试验的云舱压力变化曲线

    Fig. 5  In-chamber pressure during the expanded testing

    图  6  膨胀造雾形成雾滴分布特征

    (a)雾滴谱,(b)数浓度及平均有效直径

    Fig. 6  Fog droplet distribution characteristics formed by expansion process

    (a)droplet spectrum, (b)droplet concentration and droplet size

    图  7  膨胀过程中高速摄像获得的雾滴图像

    Fig. 7  The fog droplet image by PCO

    表  1  膨胀云室主要技术参数

    Table  1  Main parameters of the expanded cloud chamber

    名称 预真空罐 反应舱
    内容积/m3 9.6 1.5
    目标气压/hPa 约30 约100
    工作温度/℃ -40
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    表  2  云室降温速率(单位:℃·min-1)

    Table  2  Cloud chamber cooling speed (unit:℃·min-1)

    降温区间 T1 T2 平均
    室温→10℃ 1.13 0.63 0.88
    10℃→0℃ 0.50 0.43 0.47
    0℃→-10℃ 0.40 0.41 0.41
    -10℃→-20℃ 0.31 0.29 0.30
    -20℃→-30℃ 0.22 0.22 0.22
    -30℃→-40℃ 0.13 0.15 0.14
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-16
  • 修回日期:  2019-10-30
  • 刊出日期:  2019-11-01

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