海上船舶溢油粒子化及適應(yīng)性數(shù)值模擬研究.pdf

1、在經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展趨勢(shì)下，海上船舶石油運(yùn)輸需求量急速增長，運(yùn)輸船舶數(shù)量及噸位大大提高，船舶進(jìn)出港口水域頻率大為增加，從中不斷暴露出高風(fēng)險(xiǎn)等特性。一旦船舶發(fā)生事故性溢油，如何進(jìn)行準(zhǔn)確的溢油預(yù)報(bào)并及時(shí)處理是國內(nèi)外共同關(guān)注的問題。目前國內(nèi)外學(xué)者在此方面都有較為深入的研究，本文是在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究海上船舶溢油預(yù)報(bào)技術(shù)，旨在為溢油應(yīng)急反應(yīng)提供科學(xué)參考依據(jù)。
　　 海上船舶溢油預(yù)報(bào)的快速性和準(zhǔn)確性主要取決于環(huán)境動(dòng)力要素的精確預(yù)報(bào)及溢油自

2、身行為與歸宿各過程的精確模擬，本文主要分析海上船舶溢油自身行為與歸宿各過程的發(fā)展情況，并利用相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件建立相應(yīng)的數(shù)值模擬模塊。海上船舶發(fā)生事故性溢油后，溢油油膜行為與歸宿過程較為復(fù)雜，本文通過查閱國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)，在比對(duì)分析的基礎(chǔ)上，研究并盡可能完善船舶溢油行為與歸宿各過程。
　　 本文研究緊扣影響海上船舶溢油行為與歸宿的三個(gè)因素，即溢油油品、溢油場景和海洋環(huán)境要素。文中首先對(duì)影響溢油各過程變化的三個(gè)因素進(jìn)行分析，確定各變化

3、過程需考慮的因素，進(jìn)而建立相應(yīng)的模塊。本文在建立基于油粒子模型的溢油數(shù)值模擬時(shí)，逐一考慮的步驟如下：
　　 一、為了更加準(zhǔn)確地反映油膜的物理、化學(xué)、生物過程，本文在油粒子模型初始化時(shí)考慮了船舶實(shí)時(shí)溢油量和溢油面積的確定方法。二、在溢油量確定的情況下，油粒子的尺寸譜能否接近真實(shí)的粒子是模擬的關(guān)鍵。本文建立的油粒子模型將油粒子的尺寸分為兩類：①漂浮在海面的計(jì)算油粒子尺寸，按文中公式3-18和3-19確定；②入水油滴的尺寸根據(jù)實(shí)際觀察

4、結(jié)果確定，尺寸位于10-1000μm之間。
　　 三、確定模擬溢油量及油粒子數(shù)量后，根據(jù)模擬要求對(duì)每個(gè)計(jì)算油粒子賦予相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)。
　　 四、考慮各變化過程涉及的主要影響因素，建立油膜在海面上的水平遷移擴(kuò)散及進(jìn)入水體后的垂直擴(kuò)散等變化過程的數(shù)值模擬模塊，并分析各過程的相互影響因素，確定在模擬中各變化過程相互作用的參數(shù)傳遞方案。
　　 五、確定溢油模擬中的三個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)、入水油滴尺寸以及Hurst指數(shù)。