[发明专利]一种预测大气颗粒物浓度的并行随机模拟方法

权利要求书

1.一种预测大气颗粒物浓度的并行随机模拟方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)初始化模拟时间t＝0、总的凝聚时间τ_sum＝0，设置模拟初始值，所述模拟初始 值包括大气颗粒物的粒子体积、表面积、直径、初始数密度n₀和粒子数量N；设置时间 步长δt以及模拟总时间t_stop；

(2)模拟大气颗粒物的成核过程；

(3)缩减取样：将成核过程形成的新的粒子与初始粒子混合在一起筛减，筛减后 粒子总数维持在N；

(4)模拟大气颗粒物的凝结过程和表面反应过程；

(5)更新凝聚核函数中的粒子信息，所述粒子信息包括粒子的体积分数和数密度；

(6)生成凝聚时间τ；

(7)判断总的凝聚时间τ_sum与δt的大小，如果τ_sum＜δt，则选取任意两个粒子按凝 聚核函数进行凝聚，更新τ_sum使得τ_sum＝τ_sum+τ，进入步骤(8)；否则进入步骤(10)；

(8)倍增例子：将剩余的大气颗粒物的粒子数量翻倍，数量翻倍新增的粒子复制 已有的粒子信息；

(9)返回步骤(5)；

(10)判断模拟时间t与模拟总时间t_stop的大小，如果t＜t_stop，则调整时间步长δt使 其减少一个设置数值，更新t使得t＝t+δt，返回步骤(2)；否则模拟过程结束。

2.根据权利要求1所述的预测大气颗粒物浓度的并行随机模拟方法，其特征在于： 步骤(5)所述凝聚时间τ满足泊松分布其中C₀表示所有任意两个粒 子凝并率的总和，C_ij通过以下公式计算得到：

Cij=β(Vi,Vj)V(i=1,...,N1,j=i+1,...,N)]]>

其中，V_i和V_j分别为任意两个粒子i和粒子j的体积，V＝N/n₀，β(V_i,V_j)通过凝聚 核函数计算得到，所述凝聚核函数为：

β(v,u)=(6π)23(πkBT2ρ)12(1v+1u)12(v13+u13)2]]>

其中，v和u分别表示参与凝聚过程的粒子v和粒子u的体积，k_B表示波尔兹曼常 数，T表示温度，ρ表示密度，均为已知量。