[發明專利]一種海底溢油預測方法

在審

• 申請號: 201710165031.6
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN107016458A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 婁安剛;張學慶;黃娟;張棟梁;任敘合;李娜;熊樂航
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙)61223
• 代理人: 潘宏偉

1.一種海底溢油預測方法，其特征在于，包括：

在海底溢油的初始階段，采用拉格朗日積分公式和濃度梯度公式，通過動量守恒方程確定海底溢油中油滴群在卷吸作用、浮力作用和拖曳作用下的位移；

所述油滴群在卷吸作用、浮力作用和拖曳作用下從海底溢油點開始上浮，當所述油滴群在海底內上升時，根據所述油滴群受到的浮力，通過第一公式確定所述油滴群的上升速度；

所述油滴群在海底內上升至海面上時，在海洋三維流場和海面風場的作用力下，通過第二公式確定處于某一深度的所述油滴群的漂移軌跡，通過第三公式確定所述油滴群在某一深度及海面的擴散距離；

所述拉格朗日積分公式如下所示：

所述濃度梯度如下所示：

第一公式如下所示：

所述第二公式如下所示：

所述第三公式如下所示：

其中，m為控制體質量，ρ_a為周圍環境流體的密度，Q_e＝Q_s+Q_f是由剪切應力和對流引起的卷吸體積通量，Q_s為卷吸剪切，Q_f為強制卷吸；表示單位時間內由于紊動擴散引起的溢油損失量；K_C為油濃度擴散系數，為溢油濃度梯度；C和C_a分別是油濃度和周圍環境流體的油濃度；b控制體橫斷面半徑；h為控制體厚度；R為雷諾數，J是引入的無量綱參數，M是莫頓數，為初始時刻位置，為油滴所在位置，V_l(x(t),y(t),t)為拉格朗日追蹤速度，V_x和V_y分別為網格點上不同深度下的水流流速的x、y方向分量；S_α為α＝(x,y,z)方向的湍動擴散距離，為[-1，1]間正態分布隨機數，k_α為α方向的湍流擴散系數，Δt為時間步長，ρ為浮射流的密度，g為重力加速度，μ是流體的粘度，d為油滴直徑，de為油滴的軸長。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述卷吸剪切由下列公式表示：

對所述流引起的卷吸體積通量表示為：

其中，Q_fz，Q_fy，Q_fx為x、y、z、方向上的強制卷吸通量，u_av_aw_a為控制體流速在x、y、z、方向的分量，V_a'是在控制體中心線上的投影，α為卷吸系數；Δb是浮射流控制體半徑的增量，是浮射流流向與水平面的夾角，θ是浮射流軌跡中心線在水平面的投影與x軸的夾角，Δs是浮射流軸線距離的增量，是控制體的流速。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述動量守恒方程如下所示：

其中，是周圍流體的流速，是控制體的流速，是湍流體的流速，Δρ＝ρ_a-ρ，C_D為拖曳力系數，V_a'是在控制體中心線上的投影。