[發明專利]深水環境下海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬方法

有效

• 申請號: 201210335619.9
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN102855403A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 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
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種深水環境下海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬方法，屬于海洋污染分析及防治技術領域。

背景技術

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一。

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。

發明內容

發明目的：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，本發明提供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。

技術方案：一種深水環境下海面溢油軌跡及其歸宿的數值模擬方法，包括以下步驟：

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；

溢油的參數為{t₀,t_end,T_o,ρ_o,μ_o,V_o,d_o,}，其中，t₀為模擬溢油的初始時間，t_end為模擬結束時間，T_o為溢油的溫度，ρ_o為溢油的密度，μ_o為溢油的粘度，V_o為溢油的體積，d_o為油粒子的直徑；海面參數為其中，U為海面上10m處的風速，為風區長度；水的參數{ρ_w,μ_w}，其中，ρ_w為水的密度，μ_w為水的粘度；

計算油粒子總數其中，floor(·)表示下取整，初始化油粒子的位置，Xi0=0,Yi0=0,Zi0=0,]]>i＝1,2,...,L。

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(k_m,k_n)；