[發明專利]增加無機鹽氣溶膠化學過程的大氣污染模擬預測算法

在審

• 申請號: 201810019596.8
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108319808A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 謝旻;王體健;李樹
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

1.一種增加無機鹽氣溶膠化學過程的大氣污染模擬預測算法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：基于CALGRID的化學模式，考慮大氣化學反應、大氣輸送與擴散、沉降、地面面源和高架排放源的影響，并引入對無機鹽氣溶膠濃度的影響變化項，從而得到化學物種濃度變化方程如式(1)，

式(1)右側多項式中，第一項為二階湍流擴散項，第二項為擴散項，第三項(P-L)_GAS為氣相化學變化項，第四項CHEM_inor為無機鹽氣溶膠濃度的變化項，第五項E_ANT為人為污染源排放項，第六項為由干沉降引起的物種濃度變化；其中，C是化學物種平均濃度，V是三維風矢量的平均量，K是湍流擴散系數，式中，二階湍流擴散項通過湍流擴散系數K理論閉合轉化得到；

步驟2：式(1)中第四項無機鹽氣溶膠濃度的變化項CHEM_org的求解方法如下：

首先，對無機鹽物種進行分類，包括(1)氣相的NH₃，HNO₃，HCl，H₂O；(2)液相的NH₄⁺，Na⁺，H⁺，Cl^-，NO₃^-，HSO₄^-，OH^-，H₂O；(3)固相的(NH₄)₂SO₄，NH₄HSO₄，(NH₄)₃H(SO₄)₂，NH₄NO₃，NH₄Cl，NaCl，NaNO₃，NaHSO₄，Na₂SO₄，H₂SO₄；假設氣溶膠粒子為內部混合，相同尺度的粒子具有相同的化學成分；

然后，建立上述無機鹽物種之間的熱力學平衡反應方程組，相同物種的濃度設為相同值；

接著，當熱力學平衡反應達到平衡時，參與熱力學平衡反應的反應物種具有穩定的平衡濃度，反應的平衡常數設為K，并通過式(2)求解：

T為開爾文溫度，T₀為參考溫度，R理想氣體常數，ΔH⁰(T₀)為溫度為T₀下的標準焓變，為熱容量的變化量；

最后，通過反應物種濃度平衡關系式，得到當前熱力學反應平衡的物種濃度；繼續對下一個熱力學平衡反應方程進行求解，從而獲得各物種的濃度。

2.根據權利要求1所述增加無機鹽氣溶膠化學過程的大氣污染模擬預測算法，其特征在于：僅考慮溫度、相對濕度、NH₃+NH₄⁺濃度、HNO₃+NO₃^-濃度和H₂SO₄+SO₄^2-濃度五個因子的影響，對該五個因子的數值范圍進行分檔，并進行組合形成多個條件情形，并分別計算所有條件情形下的熱力學平衡反應的平衡常數，得到各個組合條件情形下的硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、硝酸氣和氨氣的平衡濃度值，形成查算表數據庫。