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题名废弃矿井氢储能硐室热-流-固耦合响应特征研究
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作者
刘瑞
周舒威
秦世康
徐英俊
何修涵
冯建业
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机构
同济大学土木工程学院
同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室
新疆工程学院新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室
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出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第S1期454-466,共13页
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基金
国家自然科学基金优秀青年科学基金(海外)(2021)
国家自然科学基金面上项目(No.52278408)
中央高校基本科研业务费专项资金(No.22120240146)
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文摘
对废弃矿井进行改造用于压氢储能,可实现废弃资源的利用和氢气的大规模安全存储。建立废弃矿井压氢储能热-流-固耦合分析理论框架,通过已有解析解对数值模型进行验证,针对某矿废弃矿井进行三维建模研究,并对其压氢储能过程中的热-流-固响应特征及损伤特性进行分析。研究结果表明:所建立的废弃矿井压氢储能热-流-固耦合理论框架可精细化表征压氢储能硐室的多场耦合响应;进行改造后的废弃矿井硐室极限存储压力明显高于未改造废弃矿井的极限压力;由于巷道围岩受锚杆索支护影响,硐室岩石表面的损伤整体呈现斑点状;储能硐室围岩塑性区发育方向向下;硐室内表面位移同时向径向和环向发展,在裂纹萌生时发生张拉裂纹、剪切裂纹和扭转裂纹;在联络巷和大巷交界处存在较大温度梯度和气体压力梯度,温度梯度波动范围较小,约为1 m;大巷温度梯度为-25.8~48.8 K/m,联络巷温度梯度为-22.8~43.8 K/m;气体压力梯度约为2 000 Pa/m,其影响范围较大,约为7.5 m。
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关键词
压氢储能硐室
热-流-固耦合
废弃矿井
响应特征
相场法
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Keywords
compressed hydrogen energy storage cavern
thermo-hydro-mechanical(THM)coupling
abandoned mines
response characteristics
phase field method
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分类号
TK91
[动力工程及工程热物理]
TU9
[建筑科学]
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