Simulation von thermisch-hydraulisch-mechanisch-chemisch gekoppelten Prozessen
Die quantitative Beschreibung von THMC-Prozessen erfordert im Allgemeinen die Lösung eines gekoppelten Systems aus folgenden Erhaltungsgleichungen:
- Geothermik:
- Energiebilanz
- Geohydraulik
- Massenbilanz des bewegten Fluids und seiner Inhaltskomponenten
- Impulsbilanz des Fluidsystems
- Gebirgsmechanik
- Impulsbilanz für das mechanische Kräftesystem im Gestein mit seiner starken Ankoppelung an die Temperaturverteilung im Untergrund über induzierte thermomechanische Spannungen.
Solche Systeme gekoppelter partieller Differentialgleichungen können in der Praxis nur numerisch gelöst werden. Schwerpunkte der Arbeiten sind daher die Entwicklung eigener und die Nutzbarmachung und Pflege fremder Programmsysteme (Rockflow-LUH, Geosys, Mufte-UG, Feflow, FLAC2D, SHEMAT, TOUGH etc.) zur Berechnung des Fluid- und Wärmetransports.
Im LIAG werden die vorstehenden Prozesse in verschiedenen Projekten untersucht. Eine Kopplung der vorstehend beschriebenen THMC-Prozesse, die meist nur von separat ausgeführten Programmen berechnet werden, ist dabei eine wesentliche Zielsetzung der Sektion.
Für natürliche und künstlich erzeugte geothermische Reservoire wird die numerische Berechnung der druck- und temperaturabhängigen Rissbildung und -ausbreitung, der „Mixed-mode“-Rissausbreitung (siehe FRACOD), der Riss-Matrix-Wechselwirkung (bilinear flow) und des Wärmetransports in Riss-Matrixsystemen weitergeführt werden. Diese Themen werden vor allem in den Forschungsprojekten GeneSys und Soultz und zukünftig auch im Projekt gebo bearbeitet.