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    深水環境下海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬方法技術

    技術編號:8161696 閱讀:339 留言:0更新日期:2013-01-07 19:37
    本發明專利技術公開了一種深水環境下海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬方法,所采用的方法是:設置海面、溢油及其環境參數,并計算溢油中所含油粒子總數;根據海洋環境參數和海浪的色散關系,計算海面的頻譜,并對海面的頻譜轉換為波數譜;根據Longuet-Higgins海浪模型,計算海面的鉛直位移和水質點的速度;根據拉格朗日法和漂移過程,計算溢油軌跡;最后,根據經驗模型,計算溢油在歸宿時刻的蒸發量、分散量、溶解量、含水量、密度及粘度。本發明專利技術是通過JONSWAP經驗海浪譜來體現風場對水質點運動的影響,因此具有較高的運算效率,可用于深水環境下海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及一種,屬于海洋污染分析及防治

    技術介紹
    在海洋中,蘊含著豐富的油氣資源、水產資源及藥物資源等。海面溢油一旦發生,就會在海面上形成油膜。油膜不僅會阻礙大氣與海水之間的氧氣交換,減少陽光進入海水,同時也會附著在海洋生物的表面上,從而導致海洋生物因缺氧而死亡。海洋溢油污染具有影響海域范圍廣、持續時間長、對海洋生物和生態環境破壞大的特點。關于海面溢油軌跡的數值模擬方法,主要有對流擴散方程法和油粒子模型法兩種。由于前者在模擬長時間的溢油運動時,可能會產生數值擴散,因此其模擬的溢油軌跡與實際結果偏差較大。而油粒子模型在模擬溢油軌跡時分為兩步,第一步是考慮在初期階段,溢油在自身重力、表面張力及慣性力作用下的擴展過程;第二步是油粒子的漂移過程,這是模擬溢油軌跡的核心。在深水環境下,油粒子在表面波浪的作用下產生漂移運動。因此,水質點的運動是深水環境下模擬溢油軌跡的關鍵,而風場是影響水質點運動的關鍵因素之 在空氣和水的環境下,油粒子除了做漂移運動外,同時還發生著蒸發、乳化、溶解及分散等過程,這些會引起油污物理化學性質的變化,如成份、密度、粘度。這屬于溢油歸宿的問題,通常采用實驗測定法或者經驗模型法來計算。
    技術實現思路
    專利技術目的為了克服現有海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬方法的不足,本專利技術提供了一種。技術方案一種,包括以下步驟I.設置海面、溢油及其環境參數,并計算溢油中所含油粒子總數;溢油的參數為{tQ, tend, T0, P。,μ。,V0, d。,},其中,tQ為模擬溢油的初始時間,t—為模擬結束時間,T。為溢油的溫度,P。為溢油的密度,μ。為溢油的粘度,V0為溢油的體積,d。為油粒子的直徑;海面參數為其中,U為海面上IOm處的風速,j 為風區長度;水的參數{pw,yw},其中,Pw為水的密度,μw為水的粘度; 計算油粒子總數權利要求1.一種,其特征在于,包含以下步驟 步驟I:設置海面、溢油及其環境參數,并計算溢油中所含油粒子總數; 步驟2 :根據海洋環境參數和海浪的色散關系,計算海面的頻譜S(co),并對海面的頻譜轉換為波數譜SQcni, kn); 步驟3 :根據Longuet-Higgins海浪模型,計算海面的鉛直位移和水質點的速度,分別記為n和{u, V,w}; 步驟4 :根據拉格朝日法和漂移過程,計算溢油軌跡; 步驟5 :根據經驗模型,計算溢油在歸宿時刻的的蒸發量、分散量、溶解量、含水量、密度及粘度。2.根據權利要求I所述的,其特征在于,步驟I按如下過程進行溢油的參數為Itci, tend, T0, P。,u 0, V0, d。,},其中,b為模擬溢油的初始時間,tmd為模擬結束時間,T。為溢油的溫度,P。為溢油的密度,U。為溢油的粘度,V0為溢油的體積,d。為油粒子的直徑;海面參數為其中,U為海面上IOm處的風速,j 為風區長度;水的參數為{pw,U w},其中,3.根據權利要求I所述的,其特征在于,步驟2按如下過程進行 JONSffAP海浪譜的表達式為4.根據權利要求I所述的,其特征在于,步驟3按如下過程進行 根據Longuet-Higgins海浪模型,深水海面在z方向上的鉛直位移5.根據權利要求I所述的,其特征在于,步驟4按如下過程進行(1).令6.根據權利要求I所述的,其特征在于,步驟5按如下過程進行溢油擴展后的面積全文摘要本專利技術公開了一種,所采用的方法是設置海面、溢油及其環境參數,并計算溢油中所含油粒子總數;根據海洋環境參數和海浪的色散關系,計算海面的頻譜,并對海面的頻譜轉換為波數譜;根據Longuet-Higgins海浪模型,計算海面的鉛直位移和水質點的速度;根據拉格朗日法和漂移過程,計算溢油軌跡;最后,根據經驗模型,計算溢油在歸宿時刻的蒸發量、分散量、溶解量、含水量、密度及粘度。本專利技術是通過JONSWAP經驗海浪譜來體現風場對水質點運動的影響,因此具有較高的運算效率,可用于深水環境下海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬。文檔編號G06F19/00GK102855403SQ201210335619公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日專利技術者楊永紅, 凌霖, 張貞凱, 奚彩萍, 徐平 申請人:江蘇科技大學本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種深水環境下海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬方法,其特征在于,包含以下步驟:步驟1:設置海面、溢油及其環境參數,并計算溢油中所含油粒子總數;步驟2:根據海洋環境參數和海浪的色散關系,計算海面的頻譜S(ω),并對海面的頻譜轉換為波數譜S(km,kn);步驟3:根據Longuet?Higgins海浪模型,計算海面的鉛直位移和水質點的速度,分別記為η和{u,v,w};步驟4:根據拉格朗日法和漂移過程,計算溢油軌跡;步驟5:根據經驗模型,計算溢油在歸宿時刻的的蒸發量、分散量、溶解量、含水量、密度及粘度。

    【技術特征摘要】

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:楊永紅凌霖張貞凱奚彩萍徐平
    申請(專利權)人:江蘇科技大學
    類型:發明
    國別省市:

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