
极地研究 ›› 2025, Vol. 37 ›› Issue (4): 821-829.DOI: 10.13679/j.jdyj.20240017
张笛1,3,4, 刘荣1,2,3,4, 吴达1,2,3 , 刘维勤5, 王彪6
ZHANG Di 1,3,4, LIU Rong 1,2,3,4, WU Da1,2,3, LIU Weiqin5, WANG Biao6
摘要:
随着极地油气资源开发和石油运输活动的不断增加, 船舶溢油事故的风险也随之增大, 围油栏受海冰影响导致拦油失效的情况时有发生。为保障冰区船舶航行安全和保护脆弱的极地生态环境, 本文针对冰区溢油场景, 应用流体体积分数方法和Realizable k-ε湍流模型, 开展了冰区围油栏拦油数值仿真实验, 系统分析了围油栏的型深、布局方式、水流流速和溢油黏度等因素对于拦油效果的影响。结果表明: (1)随着围油栏型深的增加, 由于拦油有效面积增大, 拦油成功率基本呈现线性增长趋势, 发生初始油滴夹带失效的时间延长, 围油栏拦油效果更好; (2)随着围油栏和冰层相对距离的增大, 由于边界层效应对流体的作用减小, 拦油成功率基本呈现线性增长趋势, 发生初始油滴夹带失效的时间也随之延长, 围油栏拦油效果更好; (3)随着水流速度的增加, 由于流体动能增大, 拦油成功率基本呈现线性减小趋势, 发生初始油滴夹带失效的时间呈递减趋势, 围油栏拦油效果变差; (4)随着溢油黏度的增加, 拦油成功率呈现先增大后减小的变化趋势。以上结果不仅可为深入了解围油栏在海冰影响下的拦油过程提供理论依据, 还可为冰区船舶溢油事故应急人员提供决策支持。