Multi-scale-multi-physics-Modellierung, Mehrphysik-Modellierung von Zwei- und Dreiphasenströmung unter Berücksichtigung des Kapillardrucks

Description: Viele technische sowie umweltrelevante Anwendung der Mehrphasenmodellierung in Porösen Medien (CO2 Speicherung, erweiterte Ölförderung oder die Beseitigung gefährlicher Stoffe aus dem Grundwasser) erfordern rechenintensive Simulationen auf großen Gebieten und über eine lange Zeitspanne. Meistens treten komplizierte Transportprozesse jedoch nur in kleinen Teilgebieten auf. Hier lässt sich die Qualität der Simulation durch verfeinerte Gitterauflösung und eine detailliertere physikalische Prozessbeschreibung verbessern. Außerhalb ist es im Hinblick auf die Rechenleistung dennoch ratsam, auf groben Gittern und mit einfachen physikalischen Modellen zu rechnen. Daher scheinen flexible und dadurch effiziente Modellierungsstrategien angeraten zu sein. Bei Mehrphysik-Ansätzen werden lokal unterschiedlich detaillierte Modellkonzepte angewandt, um die vorliegenden physikalischen Prozesse korrekt aber möglichst einfach abbilden zu können. Basierend auf dem Ansatz von J. Fritz wurde das Entkoppelte System um Kapillarkräfte und mit einem Dreiphasenansatz erweitert, und somit die Modellkomplexität weiter verfeinert. Zusätzlich wird das Gitter angepasst, um besonders interessante Teilgebiete besser auflösen zu können und um lokale Strömungen wie beispielsweise Infiltrationsfronten modellieren zu können. Die Flüsse an den durch Verfeinerung entstandenen 'hängenden Knoten' werden durch eine Mehrpunktflussapproximation realisiert, um Fehler durch unterschiedliche Gitterauflösungen zu vermeiden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Fluss ? Erdölförderung ? Kapillarität ? Ölteppich ? Umweltauswirkung ? Kohlendioxid ? Physik ? Wirkung ? Europäische Gemeinschaften ? Wirkung ? Gefahrstoff ? Rechtsverfahren ? Physikalisches Modell ? Raffination ? Simulation ? Wirkungsgrad ? Erschütterung ? Grundwasser ? Modellierung ? Verkehr ? Erholung ? Physikalischer Vorgang ? Strategische Aspekte ? Auflösen ? UNTERIRDISCH ? VERFRACHTUNG ? VORTEIL ? Verfahrensfehler ? Beschlagnahme ? Beseitigung ? ANGEPASST ? ERGEBNIS ? Fluss [Bewegung] ? GEFAEHRLICH ? GEMISCHT ? GITTERNETZ ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Centre for Integrated Petroleum Research (CIPR) (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung (Betreiber*in)
• Universität Stuttgart, International Research Training Group NUPUS (Geldgeber*in)

Time ranges: 2010-04-01 - 2013-03-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Multi-scale- and multi-physics-modelling - Multi-scale- and multi-physics-modelling
  Description: Many technical and environmental applications of multiphase flow in porous media, such as subsurface CO2 sequestration, enhanced oil recovery or remediation of hazardous spills in the groundwater, require a very large simulation domain and occur on large timescales. In most cases, however, complex flow regimes occur only on small subdomains of the whole domain of interest. Inside these subdomains, the quality of simulations benefit from highly resolved grids as well as from an in-depth description of the physics involved. Outside, in contrast, the grid could still remain coarse and the relevant processes are captured with a simpler physical model. Hence, flexible modeling strategies for multi-phase flow and transport have promising efficiency. Multi-physics concepts adapt the physical complexity of the numerical model locally according to the underlying physical processes. The framework by J. Fritz was extended to consider an even higher physical complexity, such as three-phase systems as well as a principal approach to include capillary effects. In addition, refinement strategies of the underlying grid are sought to capture small scale effects in areas of special interest or to qualitatively improve the simulation results eg. around shock fronts. On 'hanging nodes' that evolve from refining a regular grid, we deploy a multipoint-flux approximation to reduce errors caused by the refinement. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1053480

Status

Aktiv

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