基于蒸发、溶解和生物降解效应的改进的油粒子模型

针对油粒子模型仅考虑油粒子的随流输运、随机游走过程而忽略溢油风化作用的缺陷,对现有模型进行了修正,建立了考虑蒸发、溶解、生物降解效应的改进的油粒子模型。构造典型案例,对改进前、后油膜厚度预测结果进行了对比分析,结果表明,油膜厚度受溢油风化过程影响较为显著;对于不同规模的溢油量,改进前后油膜厚度差值随着溢油量的增加逐渐增大;对于相同规模的溢油量,改进前后预测厚度差值由中心向四周呈减小趋势。     

基于POM的大连湾溢油预测模型

基于POM建立了M2分潮的大连湾海域三维潮流场动力模式。利用此动力模式,以“油粒子”模型来模拟溢油在大连湾中的漂移扩散过程。通过欧拉一拉格朗日法,将油膜中心的轨迹和各个时刻的油膜分布情况可视化。溢油预测模型综合考虑了三维流场,湍流,风导输移和波浪破等环境因素,并包含了蒸发和乳化等风化过程。以大连湾溢油为例,预测了油膜在风和海流共同作用下漂移的路径和油膜影响的海域及海岸带范围,油膜靠岸后证明了动力溢油模型进行溢油预测的可行性。     

海上溢油运动数值模拟方法的探讨与改进

简单总结了海上溢油数值模拟的三种模型方法——油膜扩展模式、对流扩散模式和油粒子模式,并针对目前流行的油粒子模式在油膜自身扩展过程和扩散面积计算方面的不足,根据经典Fay理论对其进行了补充和改进.提出的新模拟方法将溢油运动过程的分为自身扩展和紊动扩散两个阶段,前一阶段根据Fay理论修正模式计算,后一阶段采用油粒子方法模拟,通过“油膜粒子化”技术将两阶段进行衔接.数值模拟实验结果表明,该方法因充分考虑了溢油初始阶段的自身扩展过程,能够弥补油粒子方法的不足,符合溢油在不同时期扩散机制亦不同这一实际情况.     

钦州湾典型工程溢油对周边海域影响的数值模拟研究

广西龙门大桥作为滨海公路，是北部湾区域经济的控制性工程，存在一定的溢油风险。本研究基于FVCOM模型分析钦州湾的潮流特征，通过溢油模型对无风、全年最大概率常风和极值风等3种风况情景下的油膜漂移扩散特征和归宿行为进行研究。结果表明，钦州湾潮流主要为往复流，龙门水道最大流速可达1.8 m/s。风速、风向和发生时刻对油膜厚度、残油量、最大扩散距离和扫海面积有重要作用：风速越大，溢油蒸发速度越快；同等风速下，72 h后北向风的油膜厚度和残油量大于南向风，而高潮时发生溢油72 h后油膜的最大扩散距离比低潮时大。涨潮期间，极值风风况情景下油粒子到达广西茅尾海红树林自治区级自然保护区坚心围片；落潮期间，油粒子扩散至钦州港青菜头南浅海滩涂养殖区。研究结果为提升溢油预警预测能力、降低溢油造成的损失提供了理论基础。     

河流突发性溢油事故数值模拟研究

以永兴村至哈尔滨为研究河段,溢油计算过程引用“油粒子”模型,计算结果采用Tecplot软件进行后处理.模型有效地仿真了研究河段溢油事故发生后油膜运移规律.计算结果表明,事故发生后,油膜呈带状,其长度和中心位置随河道形势变化发展.30 min后油膜扩展到岸边,并且油的质量浓度沿河段岸线随时间延续逐渐累积污染.该模型的研制...     

区域海上溢油事故应急响应与处理能力研究

基于溢油漂移扩散计算模型,预测出半封闭型海域事故溢油在不同海况下的油膜扩散路径和油膜面积的时空分布;分析不同海况下油膜扩散岸滩及海洋环境敏感区的时间,讨论溢油事故对岸滩及敏感区造成的影响;推算出溢油事故应急响应时间,结合应急处理能力中应急响应、应急船舶、围油栏数量、污油回收量等关键指标,研究溢油应急响应对评估应急处理能力的指导意义.     

基于油粒子模型的水库水质应急预警

为了有效地预防和控制溢油污染,以大伙房水库为典型案例,针对事故风险瞬时源的岸边排放和离岸排放2种方式,将溢油离散化为若干数量的油粒子,通过三维水动力数值模拟,提取水库表层流场,基于油粒子模型,综合考虑油粒子的随流输运、风导漂移和随机游走,并对上岸油粒子的迁移路径进行修正,模拟、分析溢油随时间迁移及其空间分布特征。该模型的建立,旨在完善水库溢油应急反应体系,减少溢油事故应急处理的盲目性。     

DAS组合密封圈密封特性

为了研究工程机械用DAS组合密封圈密封特性及其变化规律,建立密封特性计算模型,使用三次多项式修正密封圈压力油侧接触应力,得到近似油膜压力分布;结合逆解法求解油膜厚度,研究DAS组合密封圈预压缩量、油液压力及活塞杆伸出速度对平均油膜厚度、内泄漏量及动摩擦力的影响。研究结果表明:随着预压缩量增大,平均油膜厚度及内泄漏量逐渐减小,动摩擦力逐渐增大;随着油液压力的增大,平均油膜厚度及内泄漏量逐渐减小,动摩擦力逐渐增大;随着活塞杆伸出速度增大,平均油膜厚度、内泄漏量及动摩擦力随之增大。综合考虑各因素对密封件磨损、内泄漏的影响,建议DAS组合密封圈应用于活塞密封时最小压缩量c=1 mm,最大活塞杆伸出速度v=0.1 m/s。     

复杂海湾水质预测中油粒子模型的寻址优化法

近年来,随着海洋活动的持续增多,海上溢油事故频频发生,油粒子模型在溢油事故中的应用也越来越广泛。传统的油粒子模型对于粒子在网格中的定位多采用面积法,这虽然能准确定位每一个粒子,但对于粒子数较多的模型,模型运算时间会大大增加。针对这一缺陷,本文对传统油例子模型进行了修正,采用了一种新的追踪定位法,提出了栅格法技术,通过构建一套虚拟的、横纵精度可调整的规则网格系统,实现油粒子位置的快速判别,同时,为了避免在复杂海湾中该方法油粒子穿越结构物的情况,增设了一个判别指标,对油粒子进行限制。本文构建了一个具有多个防波堤的复杂海湾案例,通过虚拟栅格法在此案例中的应用证明了该方法的可行性与合理性。     

围油栏辅助海面溢油的处理方法

海洋石油污染已经成为当今海洋环境破坏的主要因素之一。海面溢油事故发生时,可加强围油栏的使用,辅助海面溢油的回收。首先使用围油栏将溢油进行围控,局部增大油膜厚度,再放入堰式撇油器进行回收。最后进行实验室模拟海面溢油事故,试验分析得出,使用围油栏辅助溢油回收可以较大幅度提高堰式撇油器的工作效率。     

滚动轴承微接触区域油膜流动特性的SPH数值分析

通过SPH方法的基本理论并结合Navier-Stokes方程,利用C语言研发了考虑油膜非线性流动性行为的软件系统,对滚动轴承微接触区域油膜进行了假设并建立了SPH数值计算模型,用不同的油膜粘度系数对滚动轴承微接触区域在富油条件下的油膜流动行为进行了探讨。根据极速启动的实际工况,模拟富油静压状态下在一定的粘度值不同时刻油膜粒子的压强变化,结果表明油膜压强在不同时刻呈现非线性变化的规律。并通过对粘度值的改变,探讨其对油膜粒子压强的影响,以揭示滚动轴承在复杂接触区域中油膜粒子的运动特性。     

油雾喷射碰壁过程中油膜形成的数值模拟分析

利用FLUENT仿真软件对油雾喷射碰壁过程中油膜的形成进行数值模拟;模拟条件如下:喷射速度v分别为30,80,100和120 m/s;油雾颗粒粒径d分别为3,5,7和10μm;喷雾距离D为50和65 mm.在上述条件下得到油膜厚度等高图,从而得出喷射速度、油雾颗粒粒径、喷雾距离对油膜厚度和油膜比率的影响.模拟结果表明:喷雾距离增加时油膜厚度和油膜比率都减少;在喷雾距离为50 mm时,速度为80 m/s的油膜厚度和油膜比率比较理想;同样条件下,油雾颗粒粒径在5μm左右时,油膜厚度和油膜比率较大.     

复杂泄漏方式下的海上溢油行为归宿数值模拟及应用

为对海洋溢油风险及其生态环境损害影响进行评估,及时制订溢油事故应急反应决策,基于油粒子追踪法建立多源泄漏、移动泄漏等复杂泄漏方式下海上溢油行为归宿的数值模拟方法,包括海面溢油在风和海流作用下的迁移、扩散、蒸发、溶解、乳化、分散等行为动态和风化过程,并以接连发生在大连新港附近的两起船舶溢油事故作为多源泄漏的典型案例进行应用研究.结果表明,海面油膜时空分布模拟结果与调查监测数据符合较好,油污影响范围与观测报道结果基本吻合.     

基于改进溢油模型的溢油浮标水动力分析

为提高溢油跟踪浮标的精度,在对溢油跟踪浮标机理进行分析的基础上,简化了溢油浮标跟踪油膜的平衡方程.该方程包含油膜风系数、表面海水漂流风生流系数、海洋温度、风速、浮标的几何外形、出水高度等影响溢油浮标跟踪油膜精度的关键因素.简化后溢油模型的适用范围扩大到小风速、大潮流速度的海况,弥补了以往溢油模型的缺陷.以ME-TOCEAN公司的ARGOSPHERE型溢油浮标为例进行的计算和分析表明,该模型对溢油浮标的设计具有指导意义.     

计算机技术在海上溢油应急处理中的应用

在全面讨论了怎样根据溢油海域、溢油量、海史及油膜厚度和岸线类型来选择溢油应急处理方法的基础上，利用编辑型集成环境或数据库管理系统ＦｏｘＰｒｏ２．０编制出溢油应急处理技术决策系统计算机程序，实现溢油应急处理技术的综合决策。     

内曲线径向柱塞马达滚柱-柱塞配合间隙优化

针对内曲线径向柱塞马达的泄漏和磨损问题,在考虑黏压效应、空化效应、油液压缩性及油沟压力与油膜边界压力的耦合作用下,对滚柱-柱塞摩擦副之间的动静压混合润滑油膜建立非稳态的弹流润滑仿真模型.基于该模型,对比分析了不同的配合间隙尺寸对油膜特性及泄漏的影响.结果表明:减小配合间隙可以降低空化、减小泄漏、提高油沟的静压支撑作用,增加配合间隙则可以提高油膜的动压效应.综合考虑最小油膜厚度、泄漏量和空化三个因素,滚柱-柱塞配合间隙的最优值为0.03 mm.     

水下输油管道溢油运动模拟及应急处理

为更好地模拟溢油动态行为,为溢油应急处理提供及时有效的信息,在FLUENT环境下,以二阶Stokes波为例,建立波浪、海流和风3项因素共同作用下的水下溢油模型,探索溢油运动规律.结果表明,溢油初期,在深层海水中风和波浪的影响较弱,主要为水流携带溢油向下游运动,加大了水底油污的扩散程度和污染范围,围油栏的布设应以此为参考;溢油上升至浅层海水中,风和波浪作用会增大水下油滴的离散化程度,加剧油和水的掺混并对油膜的位置和大小起决定作用,可采用凝油剂和吸油剂等进行溢油处理.     

轧制界面非稳态油膜润滑特性

以流体力学理论、轧制理论及Hill的特性曲线微分方程解法为基础,建立了轧制界面考虑入口板带厚度、轧辊半径发生波动下非稳态油膜厚度分布动力学模型,提出了油膜波动系数来反映界面油膜厚度绝对波动,并进行了相应的仿真分析.结果表明:非稳态条件下轧制界面油膜厚度分布性态会随时间不同而发生变化,不同时刻最小油膜厚度也会发生变化;界面油膜厚度的绝对波动会随着入口板带厚度、轧辊半径非均匀程度加剧而变大,而入口板带厚度、轧辊半径的变化频率对界面油膜厚度的绝对波动影响较小.     

基于Converge的柴油机起动过程喷雾撞壁仿真分析

柴油机起动过程中,转速、缸内背景压力及温度偏低会导致喷雾撞壁,影响燃油雾化效果。利用三维计算软件Converge,采用组合喷雾模型及B-G撞壁模型建立了燃油喷雾撞壁模型,并利用可视化定容弹喷雾撞壁试验系统验证了模型的准确性。基于建立的喷雾撞壁模型,研究分析了缸内背景压力、壁面干湿状况及壁面粗糙度对某型柴油机喷雾撞壁的影响规律,仿真结果表明：随着缸内背景压力下降,撞壁时刻提前,扩散距离增大,油膜产生时刻提前,油膜厚度增大;活塞顶壁面粗糙度增加,喷雾油束撞壁后扩散距离减小,附壁油膜厚度增大;当活塞顶壁面为湿壁时,喷雾油束撞壁后扩散距离增大,附壁油膜厚度下降。研究为燃烧室、喷油系统等优化设计提供了参考。     

渤海海洋溢油的数学模型

建立了嵌套模式的渤海二维水动力数学模型,模型网格采用显隐交替有限差分格式(即ADI差分格式)进行计算.用追赶法逐段求解,用调和分析法计算模型的水动力边界条件,将潮汐过程计算结果与实测资料进行对比验证其结果吻合良好.溢油数学模型理论公式考虑了实时风场和表面流场作用下油膜质心的迁移和扩散范围,模拟了海上溢油油膜运动轨迹,并用水槽实验验证了公式的正确性.在水动力模型基础上应用溢油运动模式建立了海洋溢油数学模型,对风场作用和无风作用两种条件下的静止点源瞬时溢油和连续溢油运动轨迹和扩散范围进行了计算、分析和比较,并计算了有、无风场作用时移动点源连续溢油污染扩散范围,为海洋溢油数学模型的研究提供了较完整的思路.