[發明專利]一種人工增雨去除細顆粒預測模型

有效

• 申請號: 201910161676.1
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109918770B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 王洪強;馮琦;王敦球;廖雷
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 楊鳳娟

一種人工增雨去除細顆粒預測模型，本發明涉及城市大氣質量研究技術領域；它的建立步驟如下：降雨清除多分散氣溶膠理論模型的建立：模型公式的建立；雨滴對氣溶膠的捕集效率E(Dsubgt;p/subgt;,dsubgt;p/subgt;)的求取；雨滴終端沉降速度V(Dp)的求取；雨滴數尺度譜分布n(Dp)的求取；氣溶膠尺度譜分布n(dp)的求取；降雨清除多分散氣溶膠模型修正與驗證。利用已有的研究結果，在考慮多分散氣溶膠分布的基礎上，通過理論分析和對觀測結果的討論，來估計和評價降雨過程對顆粒物的清洗效果，以便為后續研究提供必要的理論根據。

技術領域

本發明涉及城市大氣質量研究技術領域，具體涉及一種人工增雨去除細顆粒預測模型。

背景技術

對于城市大氣而言，降雨是顆粒污染物最基本的自然清除途徑，濕清除可以在短時間內改善近地空氣環境。在過去的半個多世紀中，對于氣溶膠粒子的云下雨洗過程已有很多研究和觀測結果，但很少有研究將關注的重點放在容易造成霾天氣、并進而對人體健康和大氣能見度等有嚴重影響和威脅的小粒子部分。如最近10多年來，關于PM₁₀、細顆粒和PM₁等的濃度時空變化規律及其來源、生成和化學成分的分析已有很多結果，但現有的研究還缺乏對降雨過程中小粒子如何得到清除、以及清除程度如何估計的討論和分析。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單，設計合理、使用方便的人工增雨去除細顆粒預測模型，利用已有的研究結果，在考慮多分散氣溶膠分布的基礎上，通過理論分析和對觀測結果的討論，來估計和評價降雨過程對顆粒物的清洗效果，以便為后續研究提供必要的理論根據。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：它的建立步驟如下：

1、降雨清除多分散氣溶膠理論模型的建立：

1.1、模型公式的建立：

按照云下雨洗理論，降雨清除大氣氣溶膠的基本控制方程表示如下：

式中c(t)為t時刻的氣溶膠質量濃度，μg/m³；Λ代表降雨清除系數(s^-1)；

假定降雨清除系數Λ不隨時間發生變化，則(公式1)的解為：

c(t)＝c₀exp(-Λt)???????(公式2)式中c₀為降雨清洗開始時大氣中的氣溶膠質量濃度，μg/m³；t為以降水清洗開始時計算的清洗時間，s；

從方程(公式2)可以看出，要得到大氣中氣溶膠質量濃度隨降雨時間的變化規律，得到降雨清除系數Λ是一個關鍵問題；對于多分散氣溶膠的降雨清除系數Λ，通過如下公式求得：

式中D_p和d_p分別表示雨滴和顆粒物的直徑，μm；n(D_p)表示雨滴尺度譜的數量濃度分布函數，1/(m³·μm)；n(d_p)表示氣溶膠尺度譜的數濃度分布函數，1/(m³·μm)；V(D_p)表示雨滴的終端沉降速度，m/s；E(D_p,d_p)表示雨滴對顆粒物的捕集效率；(公式3)表明，通常影響降雨清除系數的因素包括雨滴對顆粒物的捕集效率、雨滴終端沉降速度、雨滴和氣溶膠粒徑譜分布函數；

1.2、雨滴對氣溶膠的捕集效率E(D_p,d_p)的求取：

式中各參數定義如下：