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Numerical simulation of three-dimensional oil spill transport and diffusion under the condition of using dispersant

Dispersants,Oil Spill Modeling,Particle Size,Entrainment,Oil Area

分散剂会导致大量溢出的油进入水中，从而改变被风吹动的油的比例，从而影响油漂流结果。本研究结合了国际主流的溢油模型和漂移理论，通过结合颗粒动力学尺寸、波诱导夹带过程和分散剂响应功能来优化 NMEFC 3D 溢油模型。建模发现，当不使用分散剂 （ND） 时，颗粒的 lg 分布预测的水夹带略高于 ln 分布，而使用分散剂 （UD） 时，lg 分布预测的水夹带比 ln 分布低得多。水平随机游走扩散的均匀分布优于高斯分布，而高斯分布显著增强了垂直湍流和波诱导夹带。使用修改后的 NMEFC 3D 溢油模型并将其与 OSCAR 模型进行比较，我们探索了分散剂应用的油漂移模式。在理想条件下进行模拟，使用四种风速（3、5、10 和 15 m/s）和三种粘度增加的油来模拟 UD（具有三个 DOR）和 ND 情景。结果表明，分散剂的使用导致表面油面积减少，但总扩散（总垂直积分扩散面积）增加。风引起的夹油、表面油漂移以及风和粘度对油滴大小的综合影响会影响溢油的表面积和整体扩散。模型比较表明，NMEFC 的颗粒破碎和聚结算法更好地模拟了中低粘度油在低风和中风条件下的扩散效应，显示表面油面积减少幅度更大（平均减少高达 1/5）和整体扩散增加（平均高达 7.7 倍）。夹带比-粘度曲线更准确地反映了三种分散剂结果（完全分散、显著但不完全分散和几乎没有分散）。此外，预测的油混合深度与先前研究中发现的 1.5 倍断裂波高更接近。在使用 Sanchi 案例对分散剂效应进行建模的模拟中，发现在不完全分散的情况下，水下的石油在漂浮在水下后可能会重新浮出水面，从而改变漂移结果。结果表明，分散剂在 Sanchi 案例中可能没有显着影响。这种分散剂作用模式可以为未来涉及分散剂应用策略的溢油紧急事件提供有价值的参考。