eemcs/mh-common/src/main/java/com/mh/common/utils/WeatherUtil.java

package com.mh.common.utils;

import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;

/**
 * @author LJF
 * @version 1.0
 * @project NewZhujiang_Server
 * @description 天气工具类
 * @date 2024-04-15 11:16:06
 */
public class WeatherUtil {

    // Magnus公式常数
    private static final double A = 17.27;
    private static final double B = 237.7;

    public double E(double t) {
        // 饱和水汽压：E(t)=611.2exp(17.67t/(243.5+t))
        return 611.2 * Math.exp(17.67 * t / (243.5 + t));
    }

    public double g(double t) {
        // 干空气比焓：g(t)=1.01t    1.01为干空气的定压比热，kJ/(kg℃)。
        return 1.01 * t;
    }

    public double v(double t) {
        // 水蒸气比焓：v(t)=2501+1.85t   2501是水在0℃时变成水蒸气的汽化潜热，kJ/kg；1.85是水蒸气的定压比热，kJ/(kg℃)
        return 2501 + 1.85 * t;
    }

    public double d(double t, double psi, double p) {
        // 湿空气的含湿量：d(t,ψ)=0.622ψE(t)/(p-ψE(t))     ψ为相对湿度；p为标准大气压101325，单位为Pa
        return 0.622 * psi * E(t) / (p - psi * E(t));
    }

    public double d2(double tg, double ts, double ds) {
        // tw为湿空气湿球温度，℃；t为干球温度，℃；ds为湿空气等焓加湿到饱和状态时含湿量（简称饱和含湿量），kg / kg(a)
        // 此处假设ds值直接输入，不需要查表
        if (ts >= 0) {
            return ((2530 - 2.326 * ts) * ds - 1.006 * (tg - ts)) /
                    (2501 + 1.86 * tg - 4.186 * ts);
        } else {
            return ((2830 - 0.24 * ts) * ds - 1.006 * (tg - ts)) /
                    (2830 + 1.86 * tg - 2.1 * ts);
        }
    }

    public double h(double t, double psi, double p) {
        // 湿空气的比焓：h(t,ψ)=g(t)+d(t,ψ)v(t)
        return g(t) + d(t, psi, p) * v(t);
    }

    public double computePsi(double tg, double ts, double p) {
        // ψ为相对湿度, tg为干球温度，ts为湿球温度
        return p * (g(ts) - g(tg) + d(ts, 1, p) * v(ts)) /
                (E(tg) * (g(ts) - g(tg) + d(ts, 1, p) * v(ts) + 0.622 * v(tg)));
    }

    /**
     * 计算湿球温度
     * @param temp
     * @param wet
     * @return
     */
    public BigDecimal returnComputePsi(double temp, double wet, double p) {
        double oTs = 0;
        double oD = 0;
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            oTs += 0 + i * 0.00001;
            oD = computePsi(temp, oTs, p);
            double gap = wet - oD;
            if (Math.abs(gap) <= 0.001) {
                break;
            }
        }
        return new BigDecimal(oTs);
    }

    /**
     * 计算含湿量
     * @param temp 单位：℃
     * @param wet 单位：0.01
     * @param pressure 单位：KPa
     * @return
     */
    public BigDecimal returnMoistureContent(String temp, String wet, String pressure) {
        // 计算水蒸气饱和压力
        BigDecimal divide = new BigDecimal("7.5").multiply(new BigDecimal(temp))
                .divide(new BigDecimal("237")
                        .add(new BigDecimal(temp)), 20, RoundingMode.HALF_UP);
//        double result = Math.pow(10, Double.parseDouble(divide.toString()))*0.611;
//        System.out.println("水蒸气饱和压力==》" + result);
        // 计算含湿量
        BigDecimal ps = new BigDecimal(wet).multiply(BigDecimal.valueOf(Math.pow(10, Double.parseDouble(divide.toString())) * 0.611));
        BigDecimal d = new BigDecimal("622").multiply(
                ps.divide(new BigDecimal(pressure).subtract(ps), 10, RoundingMode.HALF_UP));
        return d;
    }

    /**
     * 比较焓值
     * @param temp 单位：℃
     * @param wet 单位：0.01
     * @param pressure 单位：KPa
     * @return
     */
    public BigDecimal returnEnthalpy(String temp, String wet, String pressure) {
        BigDecimal moistureContent = returnMoistureContent(temp, wet, pressure);
        BigDecimal add = (new BigDecimal("2490")
                .add(new BigDecimal("1.84").multiply(new BigDecimal(temp))))
                .multiply(moistureContent).divide(new BigDecimal("1000"), 10, RoundingMode.HALF_UP);
        // 计算焓值
        BigDecimal i = (new BigDecimal(temp).multiply(new BigDecimal("1.01"))).add(add);
        return i.setScale(1, RoundingMode.HALF_UP);
    }

    /**
     * 计算露点温度
     * @param temperature 当前温度（℃）
     * @param humidity 相对湿度（%）
     * @return 露点温度（℃），保留2位小数
     */
    public BigDecimal calculateDewPoint(double temperature, double humidity) {
        // 1. 计算中间变量α
        double alpha = (A * temperature) / (B + temperature) + Math.log(humidity / 100.0);

        // 2. 计算露点温度
        double dewPoint = (B * alpha) / (A - alpha);

        // 3. 四舍五入保留2位小数
        return BigDecimal.valueOf(dewPoint)
                .setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);
    }

}