مدل سازی عددی ترکیبی پخش و انتشار لکه های نفتی و رسوب گذاری و روند انتقال رسوبات آغشته به مواد نفتی
چکیده
پیشرفت روزافزون صنعت و افزایش حمل و نقل دریایی و به تبع آن حوادث نفتی در دریاها و اقیانوس ها سبب آلوده شدن محیط های دریایی شده است. ماندگاری آلودگی نفتی امکان پخش و گسترش آن را توسط جریان های دریایی ناشی از باد و جزرومد فراهم کرده که سبب حرکت و انتقال لکه های نفتی می گردد. گستردگی ذرات نفت در ستون آب و اختلاط آن با رسوبات معلق و رسوبات کف از یک سو و از سویی دیگر رسیدن لکه های نفتی به ساحل و اندرکنش این آلودگی ها با خط ساحلی و برگشت دوباره ی آلودگی های مخلوط با ماسه ها و رسوبات ساحلی، سبب ایجاد رسوبات دگرگون شده ای از لحاظ وزن مخصوص، خصوصیات چسبندگی، سرعت سقوط و دیگر موارد تغییریافته ی ماهیت رسوبات می شود. همچنین اختلاط نفت و رسوب و گردآمدگی رسوبات در ستون آب سبب ایجاد مواد رسوبی- نفتی خواهد شد. در این پایان نامه یک مدل ترکیبی دوبعدی میانگین گیری شده در عمق بر اساس دیدگاه اولری شامل مدلهای هیدرودینامیک، پخش و انتشار نفت انتقال و رسوب گذاری، فرآیند اختلاط نفت و رسوب، با اعمال تغییرات لازم در خصوصیات رسوب آغشته به نفت توسعه داده شده است. روش احجام محدود با دقت درجه دو برای گسسته سازی معادلات ناویر استوکس، نفت و انتقال رسوب مورد استفاده قرار گرفته است. روش adi برای حل معادلات به کار گرفته شده و مدل آشفتگی صفر معادله ای فیشر نیز به مدل هیدرودینامیک اضافه شده است. نفت و رسوب با در نظر گرفتن اثر متقابل آنها و منظور نمودن تغییرات پارامترهای موثر در جریان انتقال به عنوان یک جریان نفتی- رسوبی مدل شد ه اند. جهت صحت سنجی نتایج شبیه سازی شده ی مدل هیدرودینامیک با نتایج اندازه گیری شده برای کانالی همراه با آبگیر جانبی، کانالی با حفره ی مربعی شکل و جریان در کانالی با بازشدگی ناگهانی مقایسه شده است. مقایسه ی نتایج حاصل از مدل و اندازه گیری جریان در این آزمایشات نشان از دقت خوب شبیه سازی عددی دارد. جهت صحت سنجی مدل نفتی نیز نتایج مدل با حل تحلیلی و نیز نتایج اندازه گیری شده مورد ارزیابی قرار گرفته و مقایسه ی نتایج نشان از دقت خوب شبیه سازی عددی دارد. مدل انتقال رسوب نیز در دو آزمایش مختلف برای انتقال رسوبات معلق و بار بستر مورد ارزیابی قرار گرفته، و تطابق دقت خوب بین نتایج آزمایشگاهی و عددی را گزارش می کند. در انتها مدل ترکیبی نهایی نفت – رسوب نیز برپا گشته و با اضافه شدن نفت به رسوبات معلق، تاثیر مقادیر مختلف نفت در رسوبات معلق مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج حاصل از آزمایش نهایی نشان می دهد که با افزایش نفت به ستون آب، غلظت رسوبات معلق افزایش پیدا می کند.