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申请/专利权人：苏州市职业大学

摘要：本发明公开了一种基于Fay溢油模型计算溢油位置和面积的方法，该方法是先输入溢油体积V、溢油密度Py、Fay模型，根据输入参数溢油密度Py，△=1‑Py÷Pw，计算得到△扩散系数；根据油膜扩张的特性，算出此时时间T1；T1即为油膜的重力惯性阶段最大半径时候的时间；油膜进入收缩阶段，面积变小；算出相应的油膜扩散半径，可用于预测油膜扩散；计算粘性扩展阶段、表面张力扩展阶段的扩散范围，通过最初的泄油位置，泄油体积，风速，风向，即可判断油膜的扩散方向和扩散状态。该方法由于增加了风力、风向尺度等因素，可以更准确的预测油膜的移动位置和扩散变化，为溢油事故的范围评估提供更加科学合理的参考。

主权项：1.一种基于Fay溢油模型计算溢油位置和面积的方法，其特征是：包括如下步骤：1输入溢油体积V、溢油密度Py；2输入Fay模型，当溢油事故发生后，油膜的扩散包括三个阶段，其中：第一阶段为重力惯性扩张阶段，即油膜扩张阶段：①R1＝K1×g×△×V×t214第二阶段为重力粘性扩展阶段：②R2＝K2×g×△×V2÷δ12^16×t14第三阶段为液体表面张力扩张阶段：③R3＝K3×γ÷Pw×δ1212×t34最后表面张力和粘性达到一个平衡，此时油膜为最终扩散面积，不再扩张：④R4＝178.4×V^38式中，R1、R2、R3代表油膜半径，K1、K2、K3为扩张系数分别为1.14、1.45、1.6；g为重力加速度取9.8Nkg；△为扩散系数，和水和油品密度有关△＝1-Py÷Pw，Py为油品密度；Pw为水的密度取1022kgm3；V为溢油体积，δ为水的运动粘性系数，取值1.01×10^-6，t为扩散时间变量；扩散结束后最大半径为公式④；3根据输入参数溢油密度Py，△＝1-Py÷Pw，计算得到△扩散系数；4根据油膜扩张的特性，在两个阶段之中，必然有一个时刻，此时R1＝R2，油膜的重力惯性阶段扩张结束，进入重力粘性扩张阶段；取公式①＝公式②，此时除时间t以外均为已知量，可以算出此时时间T1；T1即为油膜的重力惯性阶段最大半径时候的时间：K1×g×△×V×t214＝K2×g×△×V2÷δ12^16×t145取公式②＝公式③K2×g×△×V2÷δ12^16×t14＝K3×γ÷Pw×δ1212×t34计算时间T2，在溢油发生后，时间点T2为重力粘性阶段最大半径；6取公式③＝公式④K3×γ÷Pw×δ1212×t34＝178.4×V^38计算时间点T3，时间点T3为张力粘性阶段最大半径；同时时间点T3也是整个事故的最大油膜扩散面积；因为后续油膜进入收缩阶段，面积变小；7将算出来T1、T2、T3分别代入公式①、公式②、公式③，算出相应的油膜扩散半径R1，R2，R3，此时相应的数据可用于预测油膜扩散；8考虑到风力因素对油膜扩散的影响，根据流体风阻计算,风力对油膜的作用力公式F1＝0.5×C1×A×Pk×V12，其中C1为空气和油膜的摩擦系数，Pk为空气密度，A取一个单位面积，V1为风速相对油膜移动速度,此时由于液体之间的粘力水面会给油膜一个反向力F2；当两个力相等时,油膜随着风向匀速扩张，顺风方向扩张快，逆风方向扩张慢；取F1＝F2,水给油膜的反向静摩擦力为F2＝0.5×C2×A×Pw×V22；其中C2为水和油膜的摩擦系数，PW为水的密度；V2为油膜相对水的移速；此时C1×Pk×V12＝C2×Pw×V22，已知水的密度1022kgm3；空气密度1.29kgm3,PK:PW取估算值800倍；水和油膜的摩擦系数约为0.3～0.5.取中值0.4.空气和油膜的摩擦系数；由于油膜为扁平浮于水面，其空气阻力系数C1必然很小，已知流线体的空气阻力因素约为0.35，取C1＝0.2，F1＝F2，所以C1：C2＝1：2；Pk:Pw＝1：800得到V12：V22＝1：1600，因此V1：V2＝40:1，假设风力4ms,即油膜移动速度约为0.1ms；9代入数据，假设风速为V1，T1*V1＝S1，最终扩散半径顺风方向为R1+S1，逆风方向为R1-S1；10重复上述步骤，计算粘性扩展阶段、表面张力扩展阶段的扩散范围，通过最初的泄油位置，泄油体积，风速，风向，即可判断油膜的扩散方向和扩散状态。

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