压气（空气、氢气）储能

压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage, CAES）是一种大规模储能技术，通过在电力富余时将空气压缩储存于地下洞室或人工储气罐中，在用电高峰时释放压缩空气驱动涡轮发电，实现电能的时间转移和调峰。具有大规模储存、快速响应与灵活调度、高安全性和长期运行等特点，近年来，在能源结构优化和可再生能源消纳中受到了广泛关注。

CAES系统通常依托于地下洞室作为储气空间，在气体注入与释放过程中，洞室内的温度、压力及结构应力变化复杂，涉及多场耦合效应，因此对洞室的安全性和长期稳定性提出了严格要求，同时面临诸多亟需解决的问题。

1、洞室热-流-固耦合与结构优化研究

在高压气体注入与释放过程中，洞室内部形成复杂的温度和应力分布。利用先进的数值模拟技术，对洞室壁体进行热-流-固耦合分析，精确预测其温度、压力及应力变化规律，为结构设计提供科学依据。同时，探索钢材结构的优化方案，以提升洞室的承载能力和安全性，为高压储能与相关工程应用提供可靠的技术支撑。

2、钢筋混凝土衬砌开裂机理与优化设计

在长期循环压力作用下，洞室混凝土衬砌可能出现裂缝，进而影响结构安全。我们通过研究衬砌开裂机理，并结合材料与结构优化设计，分析温度应力、混凝土收缩及钢筋布置对裂缝形成的影响，提出增强洞室耐久性和安全性的设计策略。

3、压缩空气洞室密封层材料特性研究

洞室密封层是保障气密性和储气效率的关键组成部分。通过研究不同密封材料的性能及长期耐久性，结合实验与数值模拟手段，评估在多循环、高压差条件下的密封效果，为储能洞室提供可靠的气密性保障。

4、压缩空气洞室衬砌排水系统的热-水-力分析与优化

针对压缩空气储能（CAES）洞室衬砌的排水系统，建立考虑热-水-力（THM）耦合效应的数值模型，研究排水管道间距和内径对洞室性能的影响，并通过TOPSIS方法对排水布局进行优化，为洞室衬砌的长期稳定运行提供科学依据。

5、多场耦合作用下的力学响应和荷载分担

针对压缩空气储能洞室衬砌在长期循环内压和热荷载作用下的力学响应与荷载分担机制，建立考虑混凝土与围岩真实本构行为及界面接触特性的精细化热力耦合数值模型。研究不同围岩等级及温度场条件下，密封层、钢衬与衬砌结构的力学响应和荷载分担规律，为洞室结构设计和材料选型提供科学依据。