CAES储气库衬砌开裂对裂隙围岩两相渗流和传热特性的影响

为研究压气储能(CAES)储气库衬砌密封层开裂对裂隙围岩的两相渗流和传热特性的影响,基于COMSOL平台,利用弱形式PDE二次开发了双重介质两相渗流计算程序,并进行了验证。以某CAES储气库为背景,建立了储气库裂隙岩体两相渗流传热数值模型,研究了充放气过程中衬砌开裂对裂隙围岩的两相渗流和传热特性的影响。结果表明:①衬砌开裂会使围岩裂隙和孔隙内渗流压力升高,同时导致裂隙和孔隙之间的渗流压力差增大,最大压差增大1.5 MPa。②运行210 d后,衬砌开裂将导致渗漏的气体水平扩散范围由无开裂的54 m扩大至66.7 m。③初次充放气条件下,衬砌内外侧温差大,有可能超过100 K;衬砌开裂和围岩裂隙对衬砌和围岩温度分布影响微弱。因此衬砌开裂会造成渗流压力扩散,但对温度分布影响微弱。

基于COMSOL Multiphysics数学模块的固体弹塑性力学分析

COMSOL Multiphysics有限元模拟软件中的数学模块即"PDE"模式,直接基于数学方程对实际问题进行求解.根据实际问题建立数学模型并在数学模块中输入对应的数学方程,软件通过内置的算法直接对方程进行数值计算.将弹塑性问题的增量描述改变成等效的瞬态方程组,在数学模块中通过系数型和弱形式两种方法实现对等效瞬态方程组的输入.作为算例,对一个中心开孔矩形板的加载-卸载-再加载过程进行数值模拟,分别通过数学模块和固体力学模块进行求解,并对二者求解结果进行了对比分析.