Dreidimensionale volumetrische Vernetzung komplexer verkrümmter Reservoirs
MeshIt ist eine Software zur Erzeugung von qualitativ hochwertigen, randkonformen Delaunay-Tetraedernetzen für Finite-Elemente- (FE) oder Finite-Volumen- (FV) thermohydraulisch-mechanisch-chemische (THMC) dynamische Simulationen komplexer gestörter und geklüfteter Reservoirs. Das Hauptziel von MeshIt ist es, ein quelloffenes, zeiteffizientes, robustes und "einfach zu handhabendes" Softwaretool zur Verfügung zu stellen, um die Lücke zwischen geologischen und dynamischen Vorwärtsmodellen von Strömungs- und Transportprozessen in Reservoirdomänen mit Störungszonen, Bohrlöchern und induzierten und/oder natürlichen Brüchen zu schließen.

Versionen
MeshIt ist über das GitHub-Repository verfügbar, verlinkt mit dem DOI: 10.5281/zenodo.4327281.

Weitere Informationen finden Sie unter MeshIt am Helmholtz RSD.

Zielgruppe
Internationale Nutzerinnen und Nutzer der Geowissenschaften

Funktionen

• Kompletter Open-Source-Workflow zur Generierung von randkonformer Delaunay-Tetraederisierung für hochwertige unstrukturierte tetraedrische Netze, die für dynamische numerische FE/FV-Simulationen geeignet sind
• Qualitätskontrollen für die endgültige Auflösung des resultierenden PLC- und volumetrischen 3D-Netzes
• Einfach zu bedienende grafische Benutzeroberfläche (GUI), die auf der OpenGL-Bibliothek basiert
• Flexibilität bei der Kombination verschiedener geologischer Merkmale unterschiedlicher Dimensionen
• Plattformübergreifende Unterstützung (Windows, Mac OS X und Unix-Betriebssysteme unter 32 und 64 Bit)
• Exportschnittstelle zu diversen dynamischen Simulatoren
• Flexible Schnittstelle zur Open-Source-Multiplattform-Visualisierungssoftware Paraview
• Parallele Berechnungen auf Basis der symmetrischen Multiprozessor-Architektur (SMP) über die Qt-Thread-Support-Umgebung und plattformunabhängige Threading-Klassen

MeshIt verfügt über eine integrierte grafische Benutzeroberfläche (GUI), die Benutzende in den verschiedenen Phasen des Vernetzungsworkflows unterstützt. Alle Anweisungen von Benutzenden werden entweder über die GUI oder in Textdateien bereitgestellt, die in die Software eingegeben werden können. Neben den C-Bibliotheken von Drittanbietern wurde der gesamte Code in der objektorientierten Programmiersprache C++ geschrieben. Um eine plattformübergreifende Unterstützung (Windows, Mac OS X und Unix-Betriebssysteme unter 32 und 64 Bit) zu gewährleisten, wurde das Open-Source-Projekt Qt in die unterstützte Bibliotheksumgebung integriert. Die interaktive 3D-Grafik-Programmierschnittstelle (API) wurde unter Verwendung der OpenGL-Bibliothek entwickelt. Alle grafischen Verarbeitungsschritte wurden an die Open-Source-Multiplattform-Visualisierungssoftware Paraview angebunden, die auf dem Visualization ToolKit (VTK) basiert.

MeshIt besteht aus verschiedenen geometrischen und Vernetzungsroutinen, die in einem automatisierten Software-Framework kombiniert wurden. Die wichtigsten Vernetzungsbibliotheken sind Tetgen, ein tetraedrischer Qualitätsnetzgenerator, der am WIAS-Institut in Berlin entwickelt wurde (Si, 2015), und Triangle (Shewchuk, 2002), ein zweidimensionaler Qualitätsnetzgenerator. Beide Bibliotheken basieren auf Delaunay. Ein schönes Merkmal von Methoden, die auf der Delaunay-Eigenschaft beruhen, ist, dass sie qualitativ hochwertige Netze garantieren und gleichzeitig eine große Flexibilität bei der Anwendung auf generische Geometrien mit inneren Grenzen aufweisen. Daher eignen sich Delaunay-basierte Netze besonders für die numerische Lösung partieller Differentialgleichungen auf stark unregelmäßigen Gebieten. Mit der einzigen Ausnahme der abschließenden eingeschränkten Delaunay-Tetraederisierung wurden alle Routinen für die parallele Berechnung auf symmetrischen Multiprozessor-Computern (SMP) geschrieben, die auf der Qt-Thread-Support-Umgebung über plattformunabhängige Threading-Klassen basieren. Weitere Informationen finden Sie in Cacace und Blöcher (2015).