The effect of pressure on the breakup of one pair of raindrops

Abstract

Coalescence and breakup experiments at a pressure of 50 kPa, involving freely falling colliding drop pairs with diameters of 2.61 and 1.17mm, reveal the same types of breakup as observed at 100 kPa. For the pair investigated neither the fragment size distributions for breakup into filaments, sheets and disk patterns, nor the average fragment numbers nor the coalescence efficiency seem to be affected by pressure.

The empirical equations, involving the collision kinetic energy (CKE), by Low (1977) and Low and List (1982) properly predict the dependence of fragment numbers and fragment size distributions on drop diameters when extrapolated from 100 to 50kPa. However, a (pressure‐dependent) multiplicative factor needs to be applied to CKE in order to make the “old” equations describe the results of this new series of experiments.

Résumé

L'étude expérimentale sur la coalescence et la rupture de gouttes d'eau d'un diamètre de 2,61 et de 1,17 mm, en chute libre et à une pression de 50 kPa, montre que les charactires de rupture sont les mêmes qu'à une pression de 100 kPa. La distribution du nombre de fragments en filaments, feuilles et disques ne parît pas être modifiée par la pression. Ceci est aussi valable pour le nombre moyen de fragments et l'efficacité de coalescence.

En extrapolant de 100 à 50 kPa les équations empiriques de Low (1977) et Low et List (1982) qui comportent l'énergie cinétique de collision (CKE), prédisent correctement la dépendance du nombre defragments et leur distribution par diamètre des diamètres de gouttes. Cependant pour décrire complètement les résultats rapportés il faut adapter les équations en multipliant la “CKE” par un paramètre qui dépend seulement de la pression.