nablaTHERM zur Berechnung von Strömungs- und Temperaturfeldern in Energieleitungstunneln

NablaTherm wurde zur Berechnung von Strömungs- und Temperaturfeldern in Energieleitungstunnel entwickelt. Auf Basis des Berechnungsmodelles können Fragen im Zusammenhang mit den umwelttechnischen Auswirkungen (z.B. Erwärmung von unterquerten Gewässern) geklärt und Lüftungsstrategien für den späteren Betrieb unter Berücksichtigung der thermischen Trägheit des Gebirges sowie der zyklischen Schwankungen des Wetters (tageszeitlich, jahreszeitlich) entwickelt werden.

Mit dem Modell können die zwischen der Luftströmung im Tunnel und dem Gebirge ausgetauschten Wärmemengen in Abhängigkeit der Luftmengen, der Wetterdaten, der geologischen Randbedingungen und der Leistungsdaten der Energieübertragung in Abhängigkeit der Zeit berechnet werden. Neben Kurzzeitsimulationen ist es auch möglich Langzeitsimulationen über z.B. 50 Jahre hinweg durchzuführen.

Das Simulationsmodell ist in Zylinderkoordinaten aufgebaut. Die Tunnellängsachse entspricht dabei der Zylinderachse. Um diese Längsachse herum gruppieren sich in radialer Richtung die verschiedenen Stoffschichten (Luft- und Beton/Gebirge). Das Modell umfasst einerseits das Strömungsmodell und andererseits das Festkörpermodell (Beton/Gebirge). Die beiden Modelle sind an der Tunnelinnenwand über die Beschreibung des Wärmeübergangs vom Fluid (Luftströmung) auf das Solid (Festkörper) gekoppelt. Mathematisch erfolgt die Modellierung durch die Lösung der beiden partiellen Differentialgleichungen Energieerhaltung und Wärmeleitung.