[发明专利]一种喷淋除霾有效范围的测量方法

说明书

本发明公开了一种喷淋除霾有效范围的测量方法。该测量方法首先将喷淋产生的液滴以云水源项的形式引入中尺度大气预测模式，并且考虑云水的扩散过程及其向水蒸气和雨水的转化过程，建立中尺度喷淋液滴的演化预测模型；再基于给定的边界条件和气象初始场，模拟一定范围一定喷淋强度条件下空中液滴的含量及其演化过程；之后，通过室内试验获得除霾效果与空中液滴含量的关系曲线，从而确定喷淋除霾的临界液滴含量；最后，基于试验获得的喷淋除霾的临界液滴含量，在中尺度喷淋液滴的演化预测模型的模拟结果中获得有效的治理范围。该测量方法可以快速高效获得特定喷嘴性能及布局方式下的有效除霾范围，为喷淋除霾过程提供支撑和布局优化。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种喷淋除霾有效范围的测量方法。

背景技术

自2008年严重雾霾出现以来，中国多个城市面临着日益严重的雾霾污染问题，不仅严重影响人类的身体健康，也为国家带来巨大的直接和间接经济损失。近年来，基于喷淋的除霾方法大量浮现，为我们在一定范围内减轻雾霾污染提供了可能，然而不合理的喷淋方式或布局不仅无法充分利用喷淋技术的优势，还会造成极大的成本浪费，甚至可能相互干扰，从而减弱除霾效果。

当前亟需发展一种用于预测和评估具体喷淋方式和布局下的除霾效果的中尺度预测模式，为喷淋除霾作业提供支撑并给出优化的实施方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种喷淋除霾有效范围的测量方法。

本发明的喷淋除霾有效范围的测量方法包括以下步骤：

a.从互联网上下载公开发布的中尺度大气预测模式Advanced Regional PredictionSystem即ARPS软件的version 5.3.3版本，并在Linux系统中安装；

b.修改ARPS软件version 5.3.3版本的源代码，将喷淋产生的液滴以云水源项的形式引入水汽扩散方程，建立考虑喷淋过程的中尺度演化预测模型，改进后的水汽扩散方程如下：

其中，~表示滤波变量， 和 分别是沿流向 ()，展向 () 和垂直方向 () 的位置坐标和瞬时速度分力量； 为时间， 是空气密度， 为云水含量， 为水蒸气在空气中的扩散系数；云水源项可表示为：

其中， 为网格内喷嘴的数量， 为单个喷嘴的流量， 为所在单元格的体积；

c.从互联网上下载公开发布的研究区域的地形高程数据即DEM数据，并将DEM数据放入ARPS软件的version 5.3.3版本的主目录，通过ARPS软件的version 5.3.3版本的地形读入程序生成计算区域的地形文件，并命名地形文件名称；

d.修改ARPS软件的version 5.3.3版本的输入文件，包括设置计算区域的长 L、宽W、高H 和经纬度坐标，地形文件的名称，边界条件选项，同时在程序中给定喷嘴个数 和单个喷嘴的流量 ；

e.下载互联网上公开发布的气象条件数据，以气象数据为初始场，运行程序获得空气中液滴含量及液滴含量的演化过程；

f.在放置于室内的烟雾箱内加入自然雾霾颗粒，在烟雾箱的喷淋系统安装与数值模拟中相同的喷嘴，喷出液滴清除雾霾颗粒，通过不同数量喷嘴的试验获得清除效率与空气中液滴含量的关系曲线，确定临界液滴含量；

g.将步骤f获得的临界液滴含量输入至步骤e的液滴含量及液滴含量的演化过程，得到测量结果。

数值模拟是一种实施前的评估预测手段，基本不耗费任何成本，并且有效的数值模拟模型具有很高的可信度，可以为具体的喷淋除霾实施过程提供支撑。