非整数階微分モデルを用いた地殻構造の効率的推定と地殻エネルギーシステムの最適設計

非整数阶微分模型有效估计地壳结构及地壳能量系统优化设计

基本信息

批准号：
11J03250
负责人：
鈴木杏奈
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、地熱の持続性維持のための最適な還元井の設計の方法論の構築を目指す。達成するためには、地下構造の第一次・第二次推定および還元井の最適条件の算出を実行可能にしなければならない。1. 非整数階微分を含む物質移動モデル構成パラメータに基づく大局的な地下構造推定法の構築物質移動モデルの構成パラメータと地下構造との関係を明らかにすることによって、地下構造パラメータ(ここでは、フラクタル次元)をfADEパラメータによって推定する式を導出した. トレーサー応答と熱応答との相関を定量化し、トレーサー応答に基づく熱応答推定を可能に増す.2. 地層温度分布に基づく局所的な地下構造の決定坑井から得られる温度データを補間し、3次元の温度分布を得た. このとき、データ位置の偏りが帆簡易及ぼす影響を評価している. また、定常状態の温度分布をもとに、逆解析シミュレータiTOUGH2を用いて感度解析二取り組んだ。定常状態の温度分布は、浸透率に対して感度が低く、境界条件に左右される事がわかった.3. 流体・熱移動解析による還元井設計の方法論の構築fADEに基づく熱移動モデルを導出し、トレーサー応答に基づく熱移動推定を行った. 断層領域におけるトレーサー応答、熱移動を解析し、fADEならびに熱移動モデルの構成パラメータを決定した. その後、重回帰分析により、fADEパラメータによって、熱移動モデルのパラメータを推定する回帰式を導出した. 数値解析により導出した式の妥当性を検証した.

本研究旨在建立最佳回注井设计的方法，以维持地热的可持续性。为了实现这一目标，有必要能够进行地下结构的第一次和第二次估计以及回注井最佳条件的计算。 1. 建立基于包含非整数阶导数的传质模型本构参数的全局地下结构估计方法通过明确传质模型本构参数与地下结构的关系，得到地下结构参数（这里，我们推导一个使用fADE参数估计分形维数（fractalDimension）的公式。我们量化了示踪剂响应和热响应之间的相关性，使得基于示踪剂响应估计热响应成为可能。2．基于地层温度分布确定局部地下结构对井测得的温度数据进行插值，得到三维温度分布。此时，评估了数据定位偏差的影响，并利用地层温度分布进行了敏感性分析。基于稳态温度分布的逆分析模拟器iTOUGH2。结果发现，稳态温度分布对渗透率的敏感性较低，并且受边界条件的影响。 3. 建立了利用流体/传热分析的回注井设计方法推导了基于 fADE 的传热模型。，我们根据示踪剂响应估计传热，分析了断层区域的示踪响应和传热，并确定了传热模型的 fADE 和组成参数。之后，我们通过多元回归分析推导了使用 fADE 参数估计传热模型参数的回归方程。通过数值分析验证了推导方程的有效性。