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储能系统技术 ★ 5.0

压气储能地下洞室密封钢衬-围岩之间循环接触传力行为的数值模拟

Numerical Simulation of Cyclic Contact Force Transfer Behavior between Steel Liner and Surrounding Rock in Underground Caverns for Compressed Air Energy Storage

作者 傅丹 · 伍鹤皋 · 李鹏 · 张米高杨
期刊 太阳能学报
出版日期 2025年1月
卷/期 第 46 卷 第 3 期
技术分类 储能系统技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 压气储能 地下储气洞室 密封钢衬 接触 数值计算 傅丹 伍鹤皋 李鹏 张米高杨 太阳能学报 Acta Energiae Solaris Sinica
版本:
密封钢衬与围岩间的接触传力关系直接影响联合承载性能及钢衬应力分布。基于ABAQUS平台,研究气压-气温耦合作用下钢衬-混凝土循环接触行为与结构周期性力学响应。结果表明:加压易在围岩顶底部形成塑性区,卸压后不可逆变形使钢衬顶部缝隙增大;再次充气时接触压力重分布,顶部应力显著上升,成为断裂高风险区;温度循环可调节接触压力并降低钢衬应力幅值。分析钢衬强度与疲劳寿命时需充分考虑接触传力机制。
地下浅埋硬岩储气库中密封钢衬与衬砌混凝土(围岩)之间为接触传力关系,是决定钢衬-衬砌-围岩联合承载状态与钢衬应力的重要因素之一.依托国内人工开挖的硬岩地下储气库工程,基于ABAQUS平台开展气压-气温作用下钢衬-混凝土循环接触传力行为与结构周期性力学响应特征研究.结果表明:气压会导致围岩顶部和底部出现较大塑性区,卸压后围岩不可恢复的变形导致钢衬-混凝土之间的缝隙增大,且在重力影响下集中出现在钢衬顶部;卸压检修后再次充气运行,钢衬-混凝土接触压力及钢衬应力重分布,顶部接触压力有所减小而钢衬应力明显增大,成为断裂高风险区;气温变化主要引起衬砌混凝土温度循环波动,对钢衬-混凝土接触压力表现为温升增幅、温降减幅,对钢衬应力表现为削减应力峰值与应力变幅.在分析密封钢衬强度与疲劳寿命时,需合理考虑钢衬-混凝土接触传力行为.
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SunView 深度解读

该压气储能地下洞室密封结构研究对阳光电源大型储能系统工程应用具有重要参考价值。研究揭示的钢衬-围岩循环接触传力机制与PowerTitan等大型储能系统的结构安全设计直接相关,特别是在地下储能电站建设中。循环充放气导致的接触压力重分布和顶部应力集中现象,为储能系统压力容器设计、疲劳寿命评估提供理论依据。温度循环对接触压力的调节作用,可指导ST系列储能变流器的热管理优化和压气储能电站的温控策略制定,提升系统长期运行可靠性,降低结构失效风险,支撑阳光电源在新型储能技术领域的工程化布局。