废弃煤矿压缩空气储能过程力-热-流耦合相似准则建立与分析
张冰1
王汉鹏2
袁亮3
杜倩姿2
范建国4
隋建才5
李梦天1
1.山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,山东济南 250061;山东大学岩土与地下工程研究院,山东济南 2500612.山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,山东济南 250061;山东大学岩土与地下工程研究院,山东济南 250061;山东大学齐鲁交通学院,山东济南 2500613.安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 2320014.山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,山东济南 250061;山东能源集团,山东济南 2500005.山东能源集团,山东济南 250000
摘要：相似准则是地下工程相似模拟试验中相似材料研发、试验条件确定、试验数据反演的理论依据.为实现废弃煤矿压缩空气储能过程力-热-流耦合相似模拟,本文依据储气硐室的基本构造及工作模式,构建了高压空气和储气硐室所遵循的力-热-流耦合数学模型,并利用方程分析法推导了相似准则.分析结果显示,各相似指标之间无明显冲突,可用于确定力-热-流物理场相关参数、气体和固体物性参数的具体相似比尺.其中,应力、气压、温度和时间的相似比尺关联多个相似指标,其确定是关键所在.在几何缩尺模型试验中,受限于温度、气体物性参数的相似模拟水平,采用与原型一致的气体、密封材料、支护材料而构成的相似体系可保证原型与模型的动态相似性,但时间需进行同步缩尺.针对现有废弃矿井压缩空气储能库尺寸现状,采用1/10～1/50的几何相似比尺,可较好地兼顾试验成本、难易程度与安全性.
关键词：废弃煤矿压缩空气储能力-热-流耦合方程分析法相似准则相似体系
分类号：TD989(矿产资源的综合利用)
资助基金：国家重大科研仪器研制项目(52227901)国家自然科学基金(52204096)国家自然科学基金(52174081)
论文发表日期：2025-07-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 743-753 )
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