[发明专利]一种海上溢油的三维模拟方法及装置

权利要求书

1.一种海上溢油的三维模拟方法，其特征在于，包括：

获取海洋水深地形数据，构建风-浪-流耦合海洋学模型；

构建2D油膜风化模型，对水面油膜的厚度和组分变化进行模拟；

构建3D漂移扩散模型，对水下溢油的三维漂移扩散和所述水面油膜的二维漂移扩散进行一体化模拟计算，包括：

将所述3D漂移扩散模型的控制方程分解为质量守恒形式的对流项和扩散项；

分别求解所述对流项和所述扩散项进行所述一体化模拟计算；

根据所述风-浪-流耦合海洋学模型、所述2D油膜风化模型和所述3D漂移扩散模型进行3D/2D模型的嵌套模拟，实现对海上溢油的三维模拟。

2.根据权利要求1所述的海上溢油的三维模拟方法，其特征在于，所述分别求解所述对流项和所述扩散项进行所述一体化模拟计算包括：

根据所述风-浪-流耦合海洋学模型确定油粒子的运动轨迹；

根据所述运动轨迹确定所述油粒子在t_n时刻的位置点；

确定所述位置点在t_n时刻的溢油浓度；

根据拉格朗日粒子漂移特性确定所述位置点在t_n+1时刻的溢油浓度，以求解所述对流项进行所述一体化模拟计算。

3.根据权利要求2所述的海上溢油的三维模拟方法，其特征在于，所述根据所述风-浪-流耦合海洋学模型确定油粒子的运动轨迹包括：

根据所述风-浪-流耦合海洋学模型确定所述油粒子的初始位置和初始欧拉速度；

根据所述初始欧拉速度确定所述油粒子的初始拉格朗日速度；

根据所述初始拉格朗日速度确定所述油粒子在t_n时刻的拉格朗日速度；

根据所述油粒子在所述t_n时刻的拉格朗日速度确定所述油粒子的运动轨迹。

4.根据权利要求2所述的海上溢油的三维模拟方法，其特征在于，所述确定所述位置点在t_n时刻的溢油浓度包括：

根据所述风-浪-流耦合海洋学模型的闭合边界生成欧拉-拉格朗日立体三角网格；

确定t_n时刻在所述位置点周围的所述欧拉-拉格朗日立体三角网格的多个网格点处的溢油浓度；

根据多个所述网格点处的溢油浓度进行插值，确定所述位置点在t_n时刻的溢油浓度。

5.根据权利要求1所述的海上溢油的三维模拟方法，其特征在于，所述分别求解所述对流项和所述扩散项进行所述一体化模拟计算包括：

根据油粒子在t_n时刻和t_n+1时刻的位置，确定所述油粒子在预设时间步长内的位移；

对所述位移分别进行一阶求导和二阶求导，以求解所述扩散项确定不同时刻的溢油扩散结果，进行所述一体化模拟计算。

6.根据权利要求1所述的海上溢油的三维模拟方法，其特征在于，所述构建风-浪-流耦合海洋学模型包括：

根据所述海洋水深地形数据确定所述风-浪-流耦合海洋学模型的海上开边界位置和海岸线边界位置；

根据所述海上开边界位置和所述海岸线边界位置确定所述风-浪-流耦合海洋学模型的闭合边界；

根据所述闭合边界生成三角网格，将所述闭合边界所组成的闭合区域网格化；

基于大气模式、海浪模式和海流模式，在线传递任意两个模式之间的相关变量，实现风-浪-流耦合模拟。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的海上溢油的三维模拟方法，其特征在于，还包括：

构建溢油羽流动力模型，根据定义的多个控制单元体确定溢油轨迹，用于实现对水下溢油喷发阶段和浮力羽流阶段的模拟。