海上奥里油溢油扩展漂移过程的数值模拟及实验研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leon2000
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本文首先简要介绍奥里油的生产及分布情况,参比常规油品,对目前我国进口的400号奥里油的物理特性、应用范围及其对水体的污染情况进行阐述。在此基础上,提出了本文所要研究的内容。 参考石油海上溢油行为的研究成果,分析出奥里油海上溢油行为的演变过程。重点对其初始行为——扩展、漂移的研究现状进行综述,系统归纳出目前的研究方法,在本文研究中,采用以下两种方法就此开展研究。 第一种是采用非线性图像处理方法对溢油图像进行油膜边缘检测、面积求取及面积预测。在本研究中,通过静水实验获取高质量的溢油扩散图像;采用经典算子进行油膜边缘检测;通过对梯度算子阈值的调整,并结合图像形态学求取油膜面积;采用BP神经网络对油膜面积计算结果进行预测。所有的计算处理都是在MATLAB环境下通过编程计算完成。 第二种方法是采用计算流体力学(CFD)进行油膜运动轨迹模拟。本文采用FLUENT软件对奥里油溢油问题展开研究。在本研究中,首先简述FLUENT软件的程序结构和基本功能,并对该问题的数学模型,包括连续性方程、动量方程(Navier-Stokes方程)、VOF多相流模型、k-ε湍流模型等进行了阐述,讨论并选取了问题所涉及的数值求解法和流场计算方法。 在实验的基础上,对奥里油在平静海况下的溢油情况进行模拟,模型的建立依照实验装置,模拟对象为三维条件下具有自由液面、不互溶的、油-水-气三相不可压缩的非定常流动。模拟的结果为奥里油在水-气界面上的相图,这样可直观地反映奥里油在水中随时间的变化情况。 此外,本文还对湛江港可能发生的奥里油溢油情况作了初步研究,基于奥里油在湛江港内发生溢油事故并且湛江港处于平静海况的假设,提出了一个具体的研究思路,包括以下部分:(1)根据计算海域进行模型建立和网格划分;(2)根据流场分布进行网格细化调整;(3)在优化好的网格模型中,采用多相流模型对溢油运动情况进行模拟。
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