[发明专利]一种在开敞环境中石油泄漏蒸发量计算方法

权利要求书

1.一种在开敞环境中石油泄漏蒸发量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，建立石油蒸发模型条件，将参数设置完成；

提出三点假设：

S1-1，泄漏过程中不考虑温度变化的影响，油品物性为常数；

S1-2，将石油简化为三种组分，代表三种蒸发性不同的组分，每种组分的饱和蒸汽压和蒸发系数均不相同；

S1-3，石油各组分不考虑密度差异引起的流动，仅考虑因浓度差引起的扩散，且初始时刻油品中各组分混合均匀；

S2，通过遗传算法进行优化计算，对石油蒸发参数进行计算；

S2-1，得到单位时间内单元体内液相质量变换为：

表示假设的3种分组来代替油品；

K_i为油品各组分的综合蒸发传质系数，m_i表示油品蒸发液面微元体中第i种组分的质量；

其中，A为计算单元内油气界面的面积，其计算式为：

α_q表示石油蒸发运用的CFD多相流(VOF)模型方程，V_cell是CFD方法中计算单元cell的体积，m³；

S2-2，利用公式的微分方程组，编写差分算法，实现当输入确定的模型参数后，能计算石油随时间的蒸发量m；

m₁、m₂、m₃为油品蒸发液面微元体中各组分的质量，kg；K₁、K₂、K₃为油品各组分的综合蒸发传质系数；

S2-3，记录油品质量随时间变化为m_j，j为测量时间时刻；

S2-4，建立石油蒸发参数计算的优化模型，以m_j与m的误差为优化目标函数Z，并提出相应的约束条件，具体计算式如下：

目标函数Z＝f(m₁₀，m₂₀，m₃₀，K₁，K₂，K₃，)；

约束条件

i表示油品组分，值为1-3；K₁、K₂、K₃为油品各组分的综合蒸发传质系数；

S2-5，利用遗传算法对优化模型进行优化计算，得到蒸发模型参数

S3，形成连续性方程、动量方程和多相流方程，最终形成蒸发模型。

2.根据权利要求1所述的在开敞环境中石油泄漏蒸发量计算方法，其特征在于，所述S3包括：

计算得到蒸发模型参数后得到石油泄漏蒸发量计算模型，

基本石油蒸发运用的CFD多相流(VOF)模型方程α_q为：

油品密度为：表示假设的3种分组来代替油品，m_i表示油品蒸发液面微元体中第i种组分的质量，V_cell是CFD方法中计算单元cell的体积，m³；

连续性方程：

ρ为油品密度，t为时间；其中u_x为X轴方向速度、u_y为Y轴方向速度、u_z为Z轴方向速度；

动量方程：

其中，τ_xi为X轴油品粘性应力，τ_yi为Y轴油品粘性应力，τ_zi为Z轴油品粘性应力，f_i为流体所受外力；为流体流动速度；

VOF多相流方程：

其中为流体流动速度，ρ_q为油品蒸发密度；

改进后的方程：

单位时间内单元体内液相质量变换为：

K_i为油品各组分的综合蒸发传质系数，kg/(m²·s)；m_i表示油品蒸发液面微元体中第i种组分的质量，Kg；

连续性方程：

VOF多相流方程：

其中，V_cell是CFD方法中计算单元cell的体积，m³，α_q表示石油蒸发运用的CFD多相流(VOF)模型方程。