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방대한 저장량으로 차세대 에너지원으로 평가받는 메탄가스 하이드레이트는 생산과정에서 유발될 수 있는 문제를 최소화하고 최적의 생산조건을 선정하기 위한 하이드레이트 포함한 다공질 재료의 THM 현상에 대한 프로그램의 개발이 절실하다. 기존의 해석 프로그램들은 국제공동연구를 통하여 프로그램들간의 상호 비교검증을 진행하고 있으나, 예측값의 불일치와 수렴성에 문제가 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 다공질 재료내 메탄 하이드레이트의 해리 현상을 해석할 수 있는 fully coupled THM 유한요소 프로그램을 개발하였다. Methane hydrate, soil, water, 및 methane gas의 질량보존의 법칙, 에너지 보존의 법칙, 그리고 힘평형 방정식으로부터 지배방정식을 유도하였다. 다양한 주변수들의 조합을 통하여 주변수를 변위, 가스 포화도, 유체압, 온도, 하이드레이트 포화도로 선택하였으며, 상변화 전영역에서 해석이 가능하도록 하였다. 하이드레이트의 해리를 예측하는 모델은 kinetic model을 이용하였다. 개발된 THM 유한요소 프로그램을 이용하여 메탄가스 생산에 관한 Masuda의 실내 모형실험 결과와 비교적 분석을 수행하였으며, 해의 수렴성과 안정성을 확인할 수 있었다.
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Brooks, A.N. / 1982 / Streamline upwind/Petrov-Galerkin formulations for convection dominated flows with particular emphasis on the incompressible Navier-Stokes equations / Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 32:199~259
차종호 / 2008 / THF + H2 이성분계 크러스레이트 하이드레이트의 상거동 및 구조 분석 / Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) 46(6):1095~1099
Clarke, M.A. / 2001 / Measuring and modeling the rate of decomposition of gas hydrates formed from mixtures of methane and ethane / Chem. Eng. Sci. 56:4715~4724
Gamwo, I. K. / 2010 / Mathematical modeling and numerical simulation of methane production in a hydrate reservoir / Ind. Eng. Chem. Res. 49:5231~5245
Kim, H. C. / 1987 / Kinetics of methane hydrate decomposition / Chemical Engineering Science 42:1645~1653
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Clarke, M.A. / 2001 / Measuring and modeling the rate of decomposition of gas hydrates formed from mixtures of methane and ethane / Chem. Eng. Sci. 56:4715~4724
Gamwo, I. K. / 2010 / Mathematical modeling and numerical simulation of methane production in a hydrate reservoir / Ind. Eng. Chem. Res. 49:5231~5245
Kim, H. C. / 1987 / Kinetics of methane hydrate decomposition / Chemical Engineering Science 42:1645~1653
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