【Objetivo】A tecnologia de armazenamento de energia por ar comprimido (CAES) é uma das tecnologias-chave para suavizar as flutuações das energias renováveis e apoiar a consecução dos objetivos "duplo carbono". A resposta termo-mecânica e a estabilidade a longo prazo dos reservatórios subterrâneos sob ciclos frequentes de enchimento e esvaziamento são centrais para a segurança da engenharia. 【Método】Com base no projeto do reservatório de gás de 30.000 m³ no condado de Zhangbei, foi estabelecido um modelo numérico multifísico acoplado de danos térmico-mecânicos. Este modelo, desenvolvido na plataforma COMSOL Multiphysics, considera o comportamento termodinâmico não ideal do ar em alta pressão, o amolecimento por danos do concreto baseado na energia de fratura, o efeito do reforço com aço e a redução mecânica da zona de dano da rocha circundante (EDZ). Simula sistematicamente o estado operacional da câmara sob um ciclo típico de 8 h de enchimento - 4 h de manutenção de pressão - 4 h de esvaziamento - 8 h de manutenção de pressão. 【Resultados】Os resultados indicam flutuações bruscas de temperatura dentro da câmara (-30,68 a 70,18 ℃), surgimento de fissuras no revestimento de concreto sob baixa pressão interna (aprox. 1,9 MPa) que se desenvolvem para uma distribuição anular equidistante com o aumento da pressão; concentração de tensões na armadura nas fissuras que suportam eficazmente a tensão de tração, conseguindo trabalho sinérgico com o concreto; a rocha circundante suporta cerca de 97,7% da pressão interna, com rigidez que afeta significativamente as tensões no revestimento e a deformação de convergência da câmara; a zona plástica da rocha se desenvolve significativamente durante a fase de enchimento, principalmente no topo e no fundo da câmara, apresentando características de deformação irreversível. 【Conclusão】O estudo revela os mecanismos de trabalho sinérgico e a evolução dos danos da estrutura composta de aço, concreto reforçado com aço e rocha sob cargas cíclicas, fornecendo base teórica para otimização do design e avaliação de segurança das câmaras CAES.

Armazenamento de energia por ar comprimido;Revestimento de câmaras;Acoplamento termo-mecânico;Evolução dos danos;Fissuração do concreto