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

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.

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)

Class, Holger

Helmig, Rainer

Dogan, Mehmet Onur

LH2

03/2007 - 022010

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)