Investigación

Monte Carlo simulations of drop growth by coalescence and collision–induced breakup

L. Alfonso ª, G.B. Raga ^b and D. Baumgardner ^b

ª Universidad Autónoma de la Ciudad de México, Mexico City, 09790 México, e–mail: lesterson@yahoo.com

^b Centro de Ciencias de la Atmósfera, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, 04510, México.

Recibido el 7 de mayo de 2009
Aceptado el 29 de septiembre de 2009

Abstract

A Monte Carlo framework to simulate the evolution of drop spectra by coalescence and collision–induced breakup is presented. The stochastic algorithm of Gillespie [1] for chemical reactions in the formulation proposed by Laurenzi and Diamond [2] was used to simulate the kinetic behavior of the drop population. Within Gillespie's framework, the collision–induced breakup process is modeled as a new "chemical reaction". The results of the Monte Carlo simulations were compared with the analytical solution to the collection–breakup equation obtained by Feingold et. al. [3], for an exponential distribution of satellite drops, and a constant collection and breakup kernels. A good correspondence between the analytical and the stochastic algorithm was found for this case.

Keywords: Cloud microphysics; Monte Carlo simulation; breakup process.

Resumen

Se presenta un algoritmo de Monte Carlo para simular la evolución del espectro de gotas por coalescencia y rompimiento inducido por colisiones. El algoritmo estocástico de Gillespie [1] para las reacciones químicas en la formulación propuesta por Laurenzi y Diamond [2] fue utilizado para simular la cinética de la población de gotas. El rompimiento inducido por colisiones es modelado en el formalismo de Gillespie [1] como una nueva "reacción química". Los resultados fueron comparados con la solución analítica para la ecuación de rompimiento encontrada por Feingold et. al. [3] para una distribución exponencial de las gotas satélites, y kernels de colección y rompimiento constantes. Se encontró una buena correspondencia entre la solución analítica y el algoritmo estocástico para este caso.

Descriptores: Microfísica de nubes; simulación de Monte Carlo; proceso de rompimiento.

PACS: 92.60.N; 92.60.Nv

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References

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