[發明專利]一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法

有效

• 申請號: 201910656494.1
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110362941B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 何建兵;劉克強;王船海;王鵬;蔡梅;馬騰飛;向美燾;韋婷婷;劉增賢;李勇濤;李敏;李蓓;李琛;徐天奕
• 申請（專利權）人: 太湖流域管理局水利發展研究中心;河海大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G06F111/10;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

1.一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)在河湖溢油事故發生處創建油粒子；

(2)模擬油粒子的自身擴展、對流擴散和風化過程，獲取油粒子在漂移過程中的屬性變化和運動軌跡；

(3)展示油粒子的屬性變化和運動軌跡；

步驟(2)模擬油粒子對流擴散過程中具體包括如下：

(a1)油粒子隨水流的漂移及紊動擴散過程中實時追蹤油粒子坐標：

(b1)在河道分支或交匯處，以河道出流流量為權重判斷油粒子的去向；

步驟(b1)具體為：

首先，將出流河道流量從小到大排列，按下式計算每條河道的流向因子df_i：

式中，q_i為第i條出流河道的流量，n為出流河道數量；

其次，計算各條出流河道的流向因子判斷區間，其中第1條河道的流向因子判斷區間為[0,df₁]，第i條河道的流向因子判斷區間為

最后，生成[0,1]的均勻隨機數R_d，判斷R_d位于哪條河道的流向因子判斷區間，則油粒子漂移至該條河道。

2.根據權利要求1所述的一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法，其特征在于，步驟(2)根據油粒子厚度確定油粒子的不同擴展階段，進而獲取不同擴展階段的擴展系數。

3.根據權利要求2所述的一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法，其特征在于，油粒子厚度大于或等于E_1min為重力-慣性擴展階段，油粒子厚度大于或等于E_2min為重力-粘性擴展階段，油粒子厚度小于E_2min為表面張力-粘性擴展階段，其中：

式中，γ_w為水的運動粘性系數，t_e為油粒子暴露時間，σ_n為凈表面張力系數，σ_n＝σ_aw-σ_oa-σ_ow，σ_aw為空氣與水的表面張力系數，σ_oa為油與空氣的表面張力系數，σ_ow為油與水的表面張力系數，ρ_w為水的密度，sgoil為油的比重，g為重力加速度。

4.根據權利要求3所述的一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法，其特征在于，不同擴展階段的擴展系數具體為：

重力-慣性擴展階段：

重力-粘性擴展階段：

表面張力-粘性擴展階段：

其中，K₁、K₂、K₃均為常數，Δg＝ρ_w(1-sgoil)g，V_p為油粒子體積。

5.根據權利要求1所述的一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法，其特征在于，步驟(a1)通過下式實時追蹤油粒子坐標：

其中，為第i個油粒子n+1時刻的位置，為第i個油粒子n時刻的位置，α為水流運動對油膜漂移的影響因子，為第i個油粒子n時刻位置處的水流表面流速，為第i個油粒子n時刻位置處的風漂流流速，Δt為時間步長，為紊流擴散的隨機走動速度。