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Modelling aerodynamic and optical properties of nanoaggregates

C. JOURDAIN (1), J.P. SYMONDS (2), A.M. BOIES (1)

1. Laboratoire Hopkinson, Université de Cambridge, Cambridge, Royaume-Uni
2. Cambustion Ltd, Cambridge, Royaume-Uni

[2023]

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Résumé

Les propriétés de transport des nanoparticules dans l'atmosphère ainsi que leurs propriétés optiques sont directement dépendantes de la forme des particules solides émises, e.g. les agrégats de suie, et de la forme du film liquide à leur surface. Cette phase liquide, mélange de composés organiques peu absorbants, est le plus souvent acquise par coagulation et condensation hétérogène lors du transit des particules. Ce liquide recouvre, en premier lieu, partiellement le solide pour finalement l'encapsuler totalement formant une goutte sphérique. L'effet de ce film impacte le forçage radiatif en augmentant drastiquement la diffusion de la lumière, ainsi que son absorption en comparaison avec les particules solides sèches. Par ailleurs, les diamètres de mobilité électrique et aérodynamique augmentent durant le grossissement du film, tout comme la densité effective qui atteint la valeur de la densité matérielle combinée. L'apport de ce travail repose sur l'étude simultanée des propriétés aérodynamiques et optiques des aérosols dans le contexte d'émissions de suies et de leur transformation.

Mots clés

agrégat, film liquide, mobilité, absorption

Abstract

Overall transport and optical properties in the atmosphere are strongly linked to the shape of the emitted particles, typically soot aggregates, and to the shape of the coating at their surface. This liquid phase results from the coagulation and heterogeneous condensation while in contact with species as secondary organic aerosols. At first, the coating covers the particle partially to eventually encapsulate the particle resulting in the formation of a spherical droplet. The radiative forcing is impacted by the coating process through enhancing the total absorption and the scattering. In addition, the electrical mobility and aerodynamic diameters, and the effective density increase throughout the growth of the liquid phase. The main contribution of this work relies on the simultaneous study of aerodynamic et optical properties of aerosols such as bare and processed soot.

Keywords

aggregate, coating, mobility, absorption

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