[发明专利]一种海底溢油预测方法

权利要求书

1.一种海底溢油预测方法，其特征在于，包括：

在海底溢油的初始阶段，采用拉格朗日积分公式和浓度梯度公式，通过动量守恒方程确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从海底溢油点开始上浮，当所述油滴群在海底内上升时，根据所述油滴群受到的浮力，通过第一公式确定所述油滴群的上升速度；

所述油滴群在海底内上升至海面上时，在海洋三维流场和海面风场的作用力下，通过第二公式确定处于某一深度的所述油滴群的漂移轨迹，通过第三公式确定所述油滴群在某一深度及海面的扩散距离；

所述拉格朗日积分公式如下所示：

所述浓度梯度如下所示：

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为控制体质量，ρ_a为周围环境流体的密度，Q_e＝Q_s+Q_f是由剪切应力和对流引起的卷吸体积通量，Q_s为卷吸剪切，Q_f为强制卷吸；表示单位时间内由于紊动扩散引起的溢油损失量；K_C为油浓度扩散系数，为溢油浓度梯度；C和C_a分别是油浓度和周围环境流体的油浓度；b控制体横断面半径；h为控制体厚度；R为雷诺数，J是引入的无量纲参数，M是莫顿数，为初始时刻位置，为油滴所在位置，V_l(x(t),y(t),t)为拉格朗日追踪速度，V_x和V_y分别为网格点上不同深度下的水流流速的x、y方向分量；S_α为α＝(x,y,z)方向的湍动扩散距离，为[-1，1]间正态分布随机数，k_α为α方向的湍流扩散系数，Δt为时间步长，ρ为浮射流的密度，g为重力加速度，μ是流体的粘度，d为油滴直径，de为油滴的轴长。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卷吸剪切由下列公式表示：

对所述流引起的卷吸体积通量表示为：

其中，Q_fz，Q_fy，Q_fx为x、y、z、方向上的强制卷吸通量，u_av_aw_a为控制体流速在x、y、z、方向的分量，V_a'是在控制体中心线上的投影，α为卷吸系数；Δb是浮射流控制体半径的增量，是浮射流流向与水平面的夹角，θ是浮射流轨迹中心线在水平面的投影与x轴的夹角，Δs是浮射流轴线距离的增量，是控制体的流速。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动量守恒方程如下所示：

其中，是周围流体的流速，是控制体的流速，是湍流体的流速，Δρ＝ρ_a-ρ，C_D为拖曳力系数，V_a'是在控制体中心线上的投影。