Numerische Modellierung von Strömung, Stoff- und Wärmetransport in porösen Medien

Numerical modelling of flow, transport of matter and heat in porous media; Applied Geophysics RWTH Aachen (Germany) Inhalt INHALT.................................................................................................................................... 1 INTERNATIONALE UND NATIONALE VEREINIGUNGEN UND VERBÄNDE ....... 2 INTERNATIONALE UND NATIONALE PERIODIKA (AUSWAHL)............................ 2 LEHRBÜCHER (AUSWAHL)............................................................................................... 3 1 POREN, KLÜFTE UND ALLGEMEINE KONZEPTE.............................................. 4 1.1 MOTIVATION: WO IST NUMERISCHE MODELLIERUNG VON STRÖMUNG, WÄRMEUND STOFFTRANSPORT IN PORÖSEN MEDIEN VON INTERESSE? ............................................... 4 a) Wasserwirtschaft/Mengenbilanzen ................................................................................ 4 b) Wasserqualität/Schadstoffbelastung.............................................................................. 4 c) Wärmehaushalt/geothermische Energie, saisonale Wärmespeicherung ....................... 4 d) Kohlenwasserstoff-Förderung: "reservoir engineering"............................................... 4 e) Speicherung von Schadstoffen im tieferen Untergrund ................................................. 4 f) Wärme- und Stofftransport durch Oberkruste ................................................................ 4 1.2 POROSITÄT .................................................................................................................. 5 a) wie sieht der Porenraum aus? ....................................................................................... 5 b) unterschiedliche Arten der Porosität ............................................................................. 5 c) Größenordnung von Porosität: ...................................................................................... 5 d) Doppelt- (bzw. mehrfach) poröse Medien ..................................................................... 5 1.3 WAS IST EIN MODELL? ................................................................................................ 5 1.4 WAS INTERESSIERT ?................................................................................................... 5 1.5 GEKOPPELTE SYSTEME ?.............................................................................................. 6 2 STRÖMUNG .................................................................................................................... 7 2.1 MECHANISMEN UND GRUNDGLEICHUNGEN................................................................. 8 2.2 PERMEABILITÄT ........................................................................................................ 10 3 STOFFTRANSPORT .................................................................................................... 12 3.1 MECHANISMEN UND GRUNDGLEICHUNGEN............................................................... 14 3.2 VERTEILUNGSKOEFFIZIENT UND RETARDATIONSFAKTOR ......................................... 14 3.3 DISPERSIONSTENSOR................................................................................................. 15 4 WÄRMETRANSPORT................................................................................................. 16 4.1 MECHANISMEN UND GRUNDGLEICHUNGEN............................................................... 16 4.2 DICHTE UND SPEZIFISCHE WÄRMEKAPAZITÄT .......................................................... 17 4.3 WÄRMELEITFÄHIGKEIT ............................................................................................. 17 4.4 WÄRMEPRODUKTIONSRATE ...................................................................................... 18 5 NUMERISCHE LÖSUNGSMETHODEN .................................................................. 18 5.1 FINITE DIFFERENZEN METHODE................................................................................ 18 5.2 FINITE ELEMENTE METHODE .................................................................................... 19 5.3 METHODE DER CHARAKTERISTIKEN UND ZUFALLSSCHRITTVERFAHREN .................. 20