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非线性大气化学动力学方程组数值解法的比较
第 30卷 第 4期 气 象 科 学 Vo.l 30, No. 4
2010年 8月 SCIENT IA METEOROLOGICA SIN ICA Aug. , 2010
张欣, 王体健, 沈凡卉, 等. 非线性大气化学动力学方程组数值解 的比较. 气象科学, 20 10, 30( 4): 4272437. Zh ng X in,
W ng T ij i n, Shen F nhu,i et l. The comp r ison of num eric l schem es for non line r mt ospher ic chem ic l k inetic equ tions. Scien2
ti M eteorologic Sin ic , 2010, 30(4): 4272437.
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张 欣 王体健 沈凡卉 赵雨舟
( 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)
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 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(ODE s) 的七种常见的数值计算方法, 包括 QSSA、MQSSA、HYBR ID、
MHYBR ID、LSODE、Gong Cho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 度而言, LSODE 方法最优。若综合考虑计算 度和效率, HYBR ID、MHY2
BRID是比较适中的数值解法。
大气化学动力学方程组 非线性 刚性 数值解
P42112 A
The comparison ofnumerical schemes for nonlinear
atmospheric chem icalkinetic equations
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Zhang X in W ang Tijian Shen Fanhui ZhaoYuzhou
( 1 School of Amt ospheric Sciences, Nanjing University, N anjing 210093, Ch ina)
( 2 Deparmt ent ofMathematics, N anjing University, Nanjing 2 10093, China)
Abstract The chem ic l re ctions in tmospheric chem istrymodels re described by gro
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