Lehrstuhl für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung

DFG-Projekt: Kopplung von Rohrströmungsmodell und Mehrphasenströmung im porösen Medium - Modellierung von Gasmigration durch poröse Medien und eindimensionale Hohlräume

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft vom 01.03.2007 bis zum 28.02.2010

Projektbeschreibung

Die numerische Simulation von Mehrphasen-Systemen in porösen Medien ist für viele umweltrelevanteund technische Anwendungsbereiche von Bedeutung. Oft erschwert aber die Struktur derporösen Matrix die konzeptionelle Modellbildung. Die heterogene Verteilung von Eigenschaftenwie Permeabilität/Porosität bereitet hier oft Schwierigkeiten. Dies gilt besonders dann, wennausgeprägte Hohlstrukturen das poröse Medium durchziehen bzw. die jeweiligen Strömungengekoppelt sind. Beispiele hierfür findet man im Bereich des Bergbaus (Schächte, Strecken), derCO2-Speicherung in geologischen Formationen (Abandoned Wells), der Strömung von Flüssigkeiten und Gasen durch geklüftet-poröse Medien, aber auch bei der Simulation des Wasserhaushalts in Brennstoffzellen (Diffusionsschicht/ Gasverteiler).

Das geplante Forschungsvorhaben umfasst die Entwicklung eines Kopplungsansatzes zwischender Beschreibung der Strömung im porösenMedium (Darcy) und der Strömung in eindimensionalausgeprägten Hohlräumen mit Hilfe von Gleichungen aus der Rohrhydraulik. Zunächst wird diesanhand der Problematik der Methanmigration in stillgelegten Kohlebergwerken erfolgen.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der geplanten Kopplungstrategie

Das Ziel des Forschungsprojektes :
Implimentierung 1D-Rohrströmungsmodell mit Verwendung der BOX-Diskretisierung
Kopplung mit porösem Medium in 2D (Matrix 2D, Rohrströmung 1D)
Berücksichtigung von verzweigten Rohrsystemen
Mehrkomponentenbetrachtung
Kopplung mit porösem Medium in 3D (Matrix 3D, Rohrströmung 1D)
Verifizierung/Validierung des numerischen Modells durch Experimente in Kooperation mit Versuchseinrichtung zur Grundwasser und Altlastensanierung(VEGAS)

Leiter

Class, Holger

Stellvertreter

Helmig, Rainer

Bearbeiter

Dogan, Mehmet Onur

Abteilung

LH2

Laufzeit

03/2007 - 022010

Finanzierung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Kontakt

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Anfahrt

Pfaffenwaldring 61, 70569 Stuttgart

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