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I. Simulation der Tiefenerdwärmesonde Weggis TH1 mit FRACTure
$XIEDX GHV QXPHULVFKHQ *LWWHUV
)RUGHUXQJHQ
In diesem Teil der Arbeit soll ein 2-dimensionales Gitter, das möglichst genau die
Tiefenerdwärmesonde Weggis TH1 widerspiegelt, erzeugt und berechnet werden.
Da die Länge der Tiefenerdwärmesonde und des Bohrloches in der z-Richtung grösser ist
als in horizontaler Richtung, sollen zwei unterschiedliche Modellierungskriterien für die
vertikale und horizontale Richtungen eingesetzt werden.
In der KRUL]RQWDOHQ Richtung (x-Richtung) wird die Tiefenerdwärmesonde 1:1 modelliert.
Wichtig ist, dass die innere und äussere Verrohrung, die Hinterfüllung, das Sondenfluid und
das Wasser, das im Bohrloch enthalten ist, modelliert werden
In der YHUWLNDOHQ Richtung (z-Richtung) wird die Tiefenerdwärmesonde 1:100 modelliert.
Die z-Richtung kann entweder im Input-File oder im Programm TECPLOT mittels einer
Multiplikation gedehnt werden. In vertikaler Richtung wird das Gitter bis zur Tiefe 2250 m
mit 50 m Schritte aufgebaut. Bei dieser Tiefe wird die Auflösung immer grösser, denn
zwischen 2280 m und 2295 m geht das Sondenfluid vom vertikalen zum horizontalen
Fliessen, was eine komplizierte Temperaturverteilung bewirken könnte.
Bei 2350 m Tiefe werden wieder 50 m tiefe Maschen gezeichnet, d.h. zwischen 2250 m und
2350 m (Ende der Tiefenerdwärmesonde und der Bohrung) wird die Auflösung grösser.
Ein weiterer kritischer Punkt wird bei der Tiefe um 1780-1781 m erwartet, wo die innere
Verrohrung vom Isolierten zum nicht Isolierten geht und wo man bei der äusseren
Verrohrung eine Verkleinerung des Durchmessers beobachtet.
Die Strömung des Fluids in der Pumpe wird mit 1D-Elementen modelliert, diese werden in
der Mitte des Innen- und Aussenrohres eingezeichnet.
*LWWHUJHQHULHUXQJ
Das Gitter wird im CAD-Programm AUTOCAD als 2D-Modell erzeugt, denn die
Geometrie der Tiefenerdwärmesonde ist zylindersymmetrisch um die z-Achse (s. Abb.5.1.).
Unter dieser Bedingung wird viel Zeit gespart, weil man nicht ein 3-dimensionales Gitter
aufbauen muss.
z
(0,0)
MODELLSIMULATIONEN VON TIEFENERDWÄRMESONDEN-ANLAGEN AN DEN FALLBEISPIELEN WEGGIS UND
MEDYAGUINO
x
2D-Gitter
generiert mit
AUTOCAD
Abb.5.1. 2-dimensionales Gitter, das in AUTOCAD zu generieren ist. (nach KOHL, 1999)
Der Koordinatenursprung liegt an der Erdoberfläche in der Mitte der Sonde.
In der x-Richtung wurde von 0 m bis 1000 m modelliert, in der z-Richtung von 0 m bis
–5000 m.
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