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Enregistrement W2148867930 · doi:10.1139/cgj-2014-0177

Numerical simulation of a freeze–thaw testing procedure for borehole heat exchanger grouts

2014· article· en· W2148867930 sur OpenAlexvenueno aff
Hauke Anbergen, Wolfram Rühaak, Jens Frank, Ingo Sass

Notice bibliographique

RevueCanadian Geotechnical Journal · 2014
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueClimate change and permafrost
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésBoreholeGeothermal gradientGeothermal energyGeotechnical engineeringHeat exchangerRock mass classificationThermocoupleGroundwaterFinite element methodHydraulic conductivityGeologyGroutGroundwater flowPetroleum engineeringEnvironmental scienceEngineeringMaterials scienceMechanical engineeringAquiferStructural engineeringSoil waterComposite materialSoil science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The amount of research conducted on geothermal energy as a source for heating and cooling demands of buildings, as well as for electrical energy production, has increased substantially in the past decades. The simulation of freezing and thawing is important for geothermal applications involving ground coupled heat pumps. One area of research is the development of grout cements for borehole heat exchangers (BHE). In many cases, BHEs are operated at temperatures below 0° C due to manifold reasons. Hence, the simulation of freezing and thawing cycles (FTC) is important for such geothermal applications, especially in cold regions. Recently, a testing device for measuring and quantifying the influence of FTC stresses on the mechanical integrity and hydraulic properties of BHE grouts was developed (Anbergen, published in 2014). The testing procedure simulates the downhole in situ conditions as confining radial earth pressure, freezing, and thawing directions from the inside to the outside and under saturated conditions. The hydraulic conductivity can be measured in axial flow direction. Thus, statements regarding the susceptibility of grouts against cyclic freezing and thawing stresses can be made. These results differ substantially from earlier findings, as in situ boundary conditions were not simulated sufficiently. For the verification of the procedure’s thermal process, temperature logs were recorded using thermocouples and thermography imaging. The thermal process was simulated using the finite element method (FEM) groundwater, heat, and mass modeling software FEFLOW. FEFLOW is a common software solution for thermohydraulic coupled groundwater applications with mass transport, as well as geothermal applications. However, up until now, the program could not yet simulate phase changes between solid and liquid phases. To enable the program for such simulations, a plug-in was developed. To do this, a C++ code was written and coupled to the simulation routine of the FEM software. The code is based on a modification of the material parameters of fluid and the incorporation of the latent heat effects in the fluid heat capacity. A linear and an exponential approach for the latent heat release were implemented and benchmarked. The code was verified using different analytical solutions and other FEM codes. Finally, the experimental results of the test procedure could be successfully computed using the new plug-in. Thus, it is now possible to compute phase changes with FEFLOW for geothermal applications as well as other applications like permafrost research.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,018
Score d'incertitude au seuil0,036

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,047
Tête enseignante GPT0,252
Écart entre enseignants0,205 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations24
Publié2014
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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