GOLEM - eine auf MOOSE basierte Anwendung

GOLEM ist eine Modellierungsplattform für thermisch-hydraulisch-mechanische und nicht-reaktive chemische Prozesse in geklüfteten und gestörten porösen Medien. GOLEM nutzt das flexible, objektorientierte numerische Framework MOOSE (entwickelt an den Idaho National Laboratories), das eine High-Level-Schnittstelle zu modernster nichtlinearer Solver-Technologie bietet. In GOLEM werden die Gleichungen des Grundwasserflusses, des Wärme- und Stofftransports und der Gesteinsverformung in einem schwachen Sinne (durch klassische Newton-Raphson oder durch ungenaue Newton-Krylow-Schemata mit freiem Jacobian) auf einem zugrunde liegenden unstrukturierten Netz gelöst. Nichtlineare Rückkopplungen zwischen den aktiven Prozessen werden durch die Berücksichtigung sich entwickelnder Flüssigkeits- und Gesteinseigenschaften in Abhängigkeit vom thermohydromechanischen Zustand des Systems und der lokalen Struktur, d.h. dem Vernetzungsgrad, des Kluftsystems erzwungen. Weitere Informationen zu den maßgeblichen Gleichungen, ihrer Herleitung und Umsetzung sowie eine Liste von synthetischen und realen Anwendungen finden Sie in Cacace und Jacquey (2017) - auch verfügbar über ein spezielles Github-Repository.

Zielgruppe

Internationale Nutzerinnen und Nutzer aus den Geowissenschaften

Funktionen

GOLEM bietet:

  • Kompletter Open-Source-Workflow von der geologischen Datenintegration, dem Pre-Processing und der Finite-Elemente-Vernetzung (MeshIt Software, Cacace und Blöcher, 2016), der dynamischen Vorwärtsmodellierung und der Post-Visualisierung (Paraview)
  • Objektorientierung: Flexible modulare Struktur innerhalb leicht erweiterbarer Module durch Nutzende
  • Geometrischer Agnostizismus: 1D/2D/3D Finite Elemente und deren Kombinationen innerhalb einzelner Anwendungen ohne zusätzliche Codierung durch Nutzende
  • Hybride Parallelität: Multi-Threading und MPI
  • Geprüfte Skalierbarkeit auf HPC-Architekturen: JUWELS-Cluster-Modul am JSC
  • Gesättigte einphasige Flüssigkeitsströmung in zerklüfteten porösen Medien (FPM)
  • Wärmeübertragung (Leitung und Advektion mit oder ohne interne Auftriebsströmung) in FPM
  • Felsmechanik poröse Matrix - linear und nichtlinear elastisch, plastisch, viskoelastisch, isotrope und anisotrope Schädigungsrheologie
  • Bruchmechanik - elasto-plastische, reibungsbedingte (Rate und Zustand) niederdimensionale Grenzflächenelemente
  • Nichtreaktiver chemischer Transport (Diffusion und Dispersion)
  • Laufende Arbeiten - Kopplung der reaktiven Chemie über eine spezielle Schnittstelle zu bestehender Open-Source-Software

Konzeptnachweis für EGS-Analysen - Nachhaltigkeit der induzierten Fraktur und Ausbeutbarkeit geothermischer Reservoire.

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