无网格九点差分法对液体化学品扩散数值模拟研究

摘要

随着海上化学品运输、转存量的不断增加,化学品泄漏风险也日益增加.易溶化学品由于处理回收的困难,更需要对其行为进行精确模拟以便采取措施也减少由此带来的环境损害.因此建立一个快速、准确的数学模型对其进行数值模拟具有理论和实际意义.该文在综述了化学品运输现状及其环境风险,简要介绍了散装液体化学品运输及管理的现状,通过分析易溶保守液体化学品在水中的行为,建立对其行为进行模拟的对流扩散模式.对于污染物对流扩散方程的求解,该文阐述了无网格法的发展,推导了无网格九点差分法求解对流扩散方程的公式,同时在同样方法计算潮流场的基础上,在矩形和扇形区域的数值试验结果验证了无网格九点差分法对潮流场和浓度场模拟具有足够的精度,并具有易于拟合不规则边界、计算速度快,处理工作简单等优点.最后,以上海港附近海域环境为依托,对该类物质在水体中的输移和扩散进行了探讨.从而得出文中采用无网格九点差分法对潮流场和浓度场进行数值模拟,所得的结果合理可靠,表明该文提出的数值方法格式,计算程序有效,具有较大的优越性和一定的实用性,待进一步完善后可以应用于实际的预测中去.

目录

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第一章绪论

1.1散装危险化学品运输的兴起及由此引发的环境问题

1.2海上危险化学物质扩散模拟研究的进展

1.3本文所作的主要工作

第二章散装液体化学品概述

2.1散装液体化学品的定义、分类

2.2散装液体化学品的相关规则

第三章散装液体化学品在水体中的运动形式

3.1散装液体化学品在水体中的运动形式研究

3.1.1影响泄漏物浓度的物理化学过程和因素

3.1.2流场资料

3.2平流－扩散模式

3.3易溶保守液体化学品在水中的扩散过程

第四章对流扩散方程的无网格九点差分法

4.1无网格方法的发展、应用

4.1.1无网格方法的发展

4.1.2无网格方法的应用

4.2无网格九点差分法对浓度对流扩散方程的求解

4.2.1本文方法的具体介绍

4.2.2二维污染物浓度方程推导离散过程

4.3数值验证算例

4.3.1二维污染物浓度方程的矩形区域的数值模拟

4.3.2扇形区域数值模拟

4.4结论

第五章上海港水域化学品泄漏行为模拟

5.1上海港水域自然状况

5.2上海港水域的潮流场的数值模拟

5.3易溶保守液体化学品污染扩散的数值计算

5.4结果分析

第六章结论

攻读学位期间公开发表的论文

致谢

参考文献