[发明专利]一种海底溢油预测方法

摘要

本发明公开了一种海底溢油预测方法，涉及海洋环境科学领域，用以解决现有对海底溢油模型研究比较少，导致不能掌握和控制海底溢油的问题。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，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，油滴群在卷吸作用、浮力作用和拖曳作用下的从海底溢油去区开始上浮，当油滴群在海底内上升时，根据油滴群受到的浮力，通过第一公式确定油滴群的上升速度；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油滴群的漂移轨迹，通过第三公式确定油滴群在某一深度及海面的扩散距离。

主权项

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，ρa为周围环境流体的密度，Qe＝Qs+Qf是由剪切应力和对流引起的卷吸体积通量，Qs为卷吸剪切，Qf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；KC为油浓度扩散系数，为溢油浓度梯度；C和Ca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，Vl(x(t),y(t),t)为拉格朗日追踪速度，Vx和Vy分别为网格点上不同深度下的水流流速的x、y方向分量；Sα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，kα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。