深海溢油扩散预测模型

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1、深海溢油扩散预测模型Predictionmodelofoilspilldiffusionindeepsea工程领域：船舶与海洋工程作者姓名：陈茜指导教师：徐立新企业导师：刘键天津大学建筑工程学院2017年12月摘要本文研究了基于数学模型和离散相模型的溢油扩散预测模型，根据两种模型下研究了溢油发生后的扩散运动特性及规律。根据浮射流模型，研究了泄漏口径、喷射速度和水流速度对水下溢油扩散运动的影响。结果表明，泄漏口径影响着射流控制体半径的大小，喷射速度主要影响射流最终到达的高度，流速决定了射流运动的倾角和形态。根据油膜扩展与扩散预测模型的研究可知，油膜最终扩展直径和扩展结束时间均随泄漏量的增大而增大

2、，增长速率则随泄漏量的增大逐渐减小。在考虑衰减系数的情况下，油膜扩散尺度随泄漏量增大而呈现先增大后减小的趋势。根据离散相模型建立海面持续溢油扩散的预报模型，并进行各种环境因素的敏感性研究。结果表明，水流速度、水流方向及湍动强度对溢油扩散具有较大的影响。水流速度主要影响溢油扩散迁移距离和扩散面积；水流方向主要控制油粒子迁移扩散主方向，流动方向改变，溢油运动方向发生显著变化；湍动强度决定着油粒子的垂向离散尺度和分散性。本文通过实例计算验证了上述两种溢油预报模型的适用性和可靠性，为海面持续溢油扩散提供了基于商业化软件FLUENT的解决思路。考虑到工程实际的应用问题，基于渤海地形、岸边界条件及潮波控制

3、方程，采用有限差分法模拟了渤海潮波系统，为渤海溢油扩散预报提供了海洋环境动力数据。鉴于现有的溢油扩散预报研究方法的实现较为复杂，本文围绕溢油预报软件展开，对其架构设计和系统功能体系进行详细的分析，为用户提供了便于使用、简单明了的操作界面，大大简化了溢油预报的工作量。关键词：溢油扩散，DPM模型，浮射流，随机走动法，FLUENTIABSTRACTTheoilspilldiffusionpredictionmodelbasedonmathematicalmodelanddiscretephasemodelisstudied,andtheoilspilldiffusionlawbasedontwop

4、redictionmodelsisstudiedindetail.Thefinaldiameterandtheendtimeoftheoilfilmincreasewiththeincreaseoftheleakage.Whentheleakageislarge,theoilfilmscalecalculatedbytheoilparticlemodelislessthanthatcalculatedbytheoilfilmexpansionmodelatthebeginningoftheoilspill.Inthispaper,the"two-stage"methodisusedtoimpr

5、ovetheoilparticlemodel,andthesensitivityofoilfilmscaletoleakageisbetterthanbefore.Accordingtothediscretephasemodel,thepredictionmodelofcontinuousoilspilldiffusionontheseasurfaceisestablished,andthesensitivityofvariousenvironmentalfactorsisstudied.Theresultsshowthattheflowvelocity,thedirectionofwater

6、flowandtheturbulentintensityhavegreatinfluenceontheoilspilldiffusion.Theflowvelocitymainlyaffectsthediffusiondistanceandthediffusionareaoftheoilspill.Theflowdirectionmainlycontrolsthemigrationanddiffusionofoilparticles,andthedirectionofoilspillchangesgreatlyasthedirectionofflowchanges.Theturbulentin

7、tensitymainlyaffectstheverticaldispersionanddispersionofoilparticles.Inthispaper,theapplicabilityandreliabilityofthetwooilspillpredictionmethodsareverifiedbycalculation,andasolutionbasedonthecommercia