技術(shù)特征：

1.一種利用激光光梯度力消除氣溶膠霧霾粒子的方法，其特征在于，具體步驟如下：

第一步：霧霾顆粒在大氣中的受力

霧霾顆粒在大氣流中所受力為：氣流拽引阻力F_r、旋轉(zhuǎn)升力、Saffman力、Basset力、重力和浮力、范德華力、靜電力、虛假質(zhì)量力、Basset力，計(jì)算過程中，可以忽略其他次要力；

1).顆粒所受氣流拽引阻力F_r

${\stackrel{\→}{F}}_r=({\mathrm{\ρ}}_g{A}_g{C}_D/2)|{\stackrel{\→}{u}}_g-{\stackrel{\→}{u}}_p|({\stackrel{\→}{u}}_g-{\stackrel{\→}{u}}_p)---\left(1\right)$

式中，ρ_g為流場中氣體的密度；kg/m³；

A_g為顆粒物在與空氣主流流速垂直面上的投影；

C_D為粘性阻力系數(shù)，取C_D＝24/Re；

u_g，u_p-分別為氣流和霧霾粒子的速度，m³/s；

2).顆粒由于自轉(zhuǎn)而具有的升力，效應(yīng)旋轉(zhuǎn)升力F_m

$F_m=\frac{1}{8}{\mathrm{\π\ρ}}_p{d}_p^3({\stackrel{\→}{\mathrm{\ρ}}}_g-{\stackrel{\→}{\mathrm{\ρ}}}_p)\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}---\left(2\right)$

霧霾粒子并非球型粒子，故引入修正系數(shù)K

$F_m=\frac{K}{8}{\mathrm{\π\ρ}}_p{d}_p^3({\stackrel{\→}{\mathrm{\ρ}}}_g-{\stackrel{\→}{\mathrm{\ρ}}}_p)\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}---\left(3\right)$

式中，d_p為霧霾粒子直徑，m；

ρ_p為霧霾粒子密度，kg/m³；

ω為霧霾粒子旋轉(zhuǎn)速度，m³/s；

3).顆粒在有速度梯度的流場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于顆粒上下部分的流速不同，顆粒將受到一個(gè)沿高度方向力的作用，當(dāng)顆粒上部的速度高于下部的速度時(shí)，此力為向上的Saffman升力F_S：

$F_s=1.61{\left({\mathrm{\μ}}_g{\mathrm{\ρ}}_g\right)}^{1/2}{d}_p^2(u_g-u_p)|{\mathrm{du}}_g/dy{|}^{1/2}---\left(4\right)$

式中，μ_g為氣體動(dòng)力粘度，Pa.s，其他符號同前；

4).范德華力

$F_a=\frac{2{\mathrm{\πwd}}_p}{3}\[\frac{1}{4}{\left(\frac{h}{z_0}\right)}^{-8}-{\left(\frac{h}{z_0}\right)}^{-2}\]---\left(5\right)$

其中，w為粘附功，h為顆粒間的間隙距離，z₀為范德華力平衡間距(0.4nm).

根據(jù)牛頓第二定理可得：

$m\frac{d{\stackrel{\→}{u}}_p}{dt}=\mathrm{\Σ}\stackrel{\→}{F}---\left(6\right)$

其中，為霧霾粒子所受的合力，力在x軸上和y軸分解經(jīng)化簡得：

$\frac{d(u_p-u_g)}{dt}=-\frac{1}{\mathrm{\τ}}(u_p-u_g)+A/\mathrm{\τ}---\left(7\right)$

$\frac{d(w_p-w_g)}{dt}=-\frac{1}{\mathrm{\τ}}(w_p-w_g)+B/\mathrm{\τ}---\left(8\right)$

其中,

第二步：激光光梯度力的分析及計(jì)算

1)激光梯度力

光梯度力激光的本質(zhì)是電磁波，在激光范圍內(nèi)的微?？煽醋魇窃谝痪鶆驎r(shí)變電場內(nèi)，且微粒本身被電場所極化，被極化的微粒受電場力的吸引有移向電場較強(qiáng)區(qū)域的傾向，對激光微束而言，這種傾向就是朝向焦點(diǎn)的梯度力.不均勻激光場就會產(chǎn)生梯度力F_grad，梯度力大小可由下式給出：

$F(r,t)=\[p(r,t)\▿\].E(r,t)$

2)激光在大氣中的衰減情況

a.大氣引起激光衰減用beer表示為：

式中，I(R)是波長為λ的激光在大氣中傳輸距離為R后的光強(qiáng)；I₀是激光發(fā)射出的光束強(qiáng)度；μ(r,λ)是大氣的衰減系數(shù)，

μ(λ)＝A_m(λ)+A_α(λ)+S_m(λ)+S_α(λ) (10)

A(λ)是吸收系數(shù)，S(λ)是散射系數(shù)，大氣衰減系數(shù)的單位為：Km^-1，下表m及α分別表示分子和氣溶膠；

b.霧霾粒子引起激光衰模型

由于霧霾特征較復(fù)雜，實(shí)際中，以下式經(jīng)驗(yàn)公式估算霧霾衰減系數(shù)：

$\mathrm{\μ}=\frac{3.912}{V_m}{\left(\frac{0.55}{\mathrm{\λ}}\right)}^a$

第三步：激光光梯度力恒大于霧霾顆粒在大氣中的受力，即霧霾粒子在大氣中所受力的力平衡體系被破壞，使霧霾粒子滿足沉降條件，從而使霧霾顆粒沉降。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用激光光梯度力消除氣溶膠霧霾粒子的方法，其特征在于，其特征在于，霧霾粒子所受的合力的算法是用四階Runge-Kutta法求解各力數(shù)值解。