روش مسیر یابی ذره به منظور پیش بینی حرکت نفت در دریا

Abstract

هدف از این تحقیق، توسعه یک مدل عددی برای شبیه سازی حرکت نفت در سطح آبِ دریا، پیش بینی فرآیندهای استهلاک لکه های نفتی تشکیل شده و تخمین تمرکز غلظت نفت در سطح آب می باشد. به طورکلی مدل عددی ارائه شده شامل ترکیبی از دو مدل اولری جریان و مدل لاگرانژی مسیریابی ذرات می باشد. میدان جریان محیط مورد مطالعه، توسط مدل جریان که یک مدل دوبعدی افقی انتگرال گیری شده در عمق می باشد، حاصل می گردد. سپس مدل با استفاده از روش دو بعدی مسیریابی ذره، شامل دو روش لاگرانژی برای شبیه سازی فرآیند "حرکت افقی" و روش تصادفی برای شبیه سازی فرآیند "پخشیدگی افقی" و معادلات تجربی برای فرآیندهای استهلاک، به بررسی پدیده مورد مطالعه می پردازد. به منظور شبیه سازی نفت ریزشی، شمار زیادی از ذرات، روی سطح لکه نفتی فرض می شوند. نیروهای مؤثر در حرکت این ذرات عبارت از جریان سطحی آب، نیروی باد و آشفتگی جریان می باشد. این مدل قابلیت بررسی فرآیندهای مختلفی نظیر "حرکت افقی"، "پخش و گسترش افقی ناشی از توازن نیروها و آشفتگی جریان"، "تبخیر"، "انحلال"، "پخشیدگی قائم"، "امولسیون"، "تداخل با ساحل"، "رسوب گذاری در بستر" و "تغییر خواص فیزیکی نفت" را دارد. در این مدل از روش جدیدی برای بررسی بهتر فرآیندهای استهلاک نفت استفاده شده است. بدین صورت که نفت ریخته شده به دریا، به هشت گروه هیدروکربن که ترکیبات اصلی آن را تشکیل می دهند، تقسیم می شود. مقایسه نتایج شبیه سازی مدل با نتایج تحلیلی، حاکی از کارآیی مناسب و دقت قابل قبول مدل، در پیش بینی حرکت لکه های نفتی و تخمین میزان آلودگی حاصل از آن است. هم چنین جهت نمایش کاربرد مدل در مسائل واقعی، مدل سازی توزیع آلودگی نفتی فرضی در خلیج فارس ارائه شده است.