| 非线性大气化学动力学方程组数值解法的比较 |
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| 引用本文： | 张欣,王体健,沈凡卉,赵雨舟.非线性大气化学动力学方程组数值解法的比较[J].气象科学,2010,30(4):427-437. |
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| 作者姓名： | 张欣 王体健 沈凡卉 赵雨舟 |
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| 作者单位： | 1. 南京大学,大气科学学院,南京,210093
2. 南京大学,数学系,南京,210093 |
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| 基金项目： | 国家重点基础研究发展计划，气象行业专项，国家高技术研究发展计划 |
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| 摘 要： | 大气化学模式中描述化学反应动力学的是一组高度耦合、刚性、非线性的常微分方程组,高效精确的计算方法在空气质量模拟预测、气候化学相互作用研究中尤为重要。本文介绍了求解此类非线性常微分方程组(ODEs)的七种常见的数值计算方法,包括QSSA、MQSSA、HYBRID、MHYBRID、LSODE、GongCho以及TWOSTEP方法,并基于同一反应机理进行24 h的数值模拟,通过对模拟结果的讨论分析,比较了各种方法的优劣。研究结果表明,就计算效率而言,QSSA方法最为省时。就计算精度而言,LSODE方法最优。若综合考虑计算精度和效率,HYBRID、MHY-BRID是比较适中的数值解法。
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| 关 键 词： | 大气化学动力学方程组 非线性 刚性 数值解法 |
| 收稿时间： | 9/1/2009 12:00:00 AM |
The comparison of numerical schemes for nonlinear atmospheric chemical kinetic equations |
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| Zhang Xin,Wang Tijian,Shen Fanhui and Zhao Yuzhou.The comparison of numerical schemes for nonlinear atmospheric chemical kinetic equations[J].Scientia Meteorologica Sinica,2010,30(4):427-437. |
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| Authors: | Zhang Xin Wang Tijian Shen Fanhui and Zhao Yuzhou |
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| Institution: | School of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China;;School of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China;;School of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China;;Department of Mathematics, Nanjing University, Nanjing 210093, China |
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| Abstract: | The chemical reactions in atmospheric chemistry models are described by a group of highly coupled,stiff and non-linear ordinary differential equations(ODEs),to which a high-accuracy and fast numerical method is particularly important.In this paper,we present and compare the results of several methods,including QSSA,MQSSA,HYBRID,MHYBRID,LSODE,Gong & Cho and TWOSTEP by a 24 h numerical simulation using the same chemical mechanism.Among all those methods,QSSA,TWOSTEP,MHYBRID,HYBRID and MQSSA are relatively fas... |
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| Keywords: | Atmospheric chemical kinetic equations Non-linear Stiff Numerical method |
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