针对柔性恒压储气装置储能特性与材料变形、结构尺度之间的复杂相关性,提出一种无量纲化的结构改进设计方法,以描述储气装置的压力及能量变化规律。从橡胶的本构模型着手,利用有限元仿真思想研究应变能转换机制,分析结构参数与储能特性之间的关系。搭建储气装置充放气试验台,针对不同结构参数及压力工况,进行储气装置的能量变化规律验证。采用仿真及实验相结合的方式,研究尺度变化对能量特性的影响规律。为优化储气装置结构以及应用方面的研究奠定了理论基础。

针对水下储气装置在复杂的海洋环境中容易受到海流的影响从而引发结构失效等问题,采用大涡模拟方法,对不同海流条件下的水下储气装置流体动力学特性进行了数值模拟。首先对比分析了不同流速工况下海水绕流后的时均速度场;其次通过监测在0.5 m/s流速工况下旋涡的发展及脱落过程以研究尾迹流场的瞬态变化情况;最后分析了在不同工况下装置的受力特性。结果表明,装置在低流速海洋环境下的绕流影响区更广;装置的阻力与升力系数分别为0.45和0.6;侧向形成的三维旋涡的脱落周期约为100 s,会对装置造成低频扰动。结果较为清楚地描述了水下储气装置在复杂海洋环境中的基本水动力特征,为储气装置的设计优化提供了一定的理论依据。