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《天津大学》 2010年
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渤海海洋溢油数学模型基本理论及应用研究

吴丹  
【摘要】:不断发生的海洋溢油事故对海洋生态环境的影响越来越大,防控溢油污染迫在眉睫。本文从现有的海洋溢油数学模型的基本理论及发展现状出发,以渤海水动力数学模型为基础,建立了渤海海洋溢油模型,并提出了构建渤海海洋溢油应急信息系统的设想。具体研究方法如下: 本文首先从N-S方程出发,系统地推导了二维非恒定流方程,并以此为基础采用显式-隐式交替使用的有限差分格式,即ADI(Alternating Direction Implicit Method)方法对浅水环流方程离散,用追赶法求解,建立平面二维水动力数学模型,模型的水边界通过调和分析方法来确定,并通过验潮站潮位值和老铁山水道站位点流速值进行了验证。溢油模型包括全动力轨迹模型和溢油扩展模型:全动力轨迹模型的建立,是在模拟流场和风场的基础上采用欧拉-拉格朗日方法进一步模拟油膜质心的漂移轨迹。溢油扩展模型是将任意时刻油膜的扩展运动假定为椭圆,扩展尺度通过椭圆的长轴和短轴随时间的变化来描述,理论公式的建立以油膜运动任意时刻垂直断面上的微小油段为研究对象,基于质量守恒定理和动量守恒定理,同时将油膜的挥发、乳化引入模型中,考虑油膜扩展的随机性,增加油膜扩展的随机数,以此来描述模拟海上溢油在潮汐、风浪作用下的行为和归宿,最后用水槽实验进行了验证。 在上述基本原理的基础上,结合渤海地区的地形、气象资料,建立渤海水动力数学模型和溢油模型,最后提出建立以海洋溢油数学模型为核心的渤海海洋溢油应急反应系统的初步设想,这对渤海溢油反应能力的提升具有重要的意义。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X55

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【参考文献】
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7 记者 徐沛宇;渤海蓬莱19—3油田或再溢油 漏油真正原因仍未找到[N];第一财经日报;2011年
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