基于ANSYS的复合海缆载流量计算-郭丽丽
基于ANSYS的海底电缆建模与拉伸测试仿真
基于ANSYS的海底电缆建模与拉伸测试仿真
张旭;尹成群;宋金浍;吕安强
【期刊名称】《机电信息》
【年(卷),期】2012(000)024
【摘要】通过有限元软件ANSYS建立海底电缆的拉伸测试有限元模型,可获得更详细的应变、位移等数据,研究结果为海缆结构优化设计、细节分析提供了参考。
【总页数】2页(P131-132)
【作者】张旭;尹成群;宋金浍;吕安强
【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003
【正文语种】中文
【中图分类】TB115
【相关文献】
1.基于ANSYS环境的平面编织层合板拉伸破坏数值仿真 [J], 邹健;程小全;邵世纲;范金娟;张卫芳
2.基于ANSYS/LS-DYNA的海底管道受抛锚撞击动力学仿真 [J], 黄小光;孙峰
3.基于ANSYS的海底电缆建模与拉伸测试仿真 [J], 张旭;尹成群;宋金浍;吕安强
4.光纤复合海底电缆应变测量的数学建模与仿真 [J], 吕安强;陈永;尹成群;李永倩
5.基于ANSYS Workbench的高精度自动化三维地质建模方法--以天然气水合物相关的Slipstream海底滑坡为例 [J], 隆松伯;何涛;梁前勇;蓝坤;林进清;董一飞;何健
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基于ANSYS的高压交流电缆接头载流量确定方法
基 于 ANSYS 的高压交流电缆接头载流量确定方法
刘刚1 王鹏宇1 王振华1 徐涛2 刘毅刚3 韩卓展1
( 1 .华南理工大学电力学院， 广 东 广 州 510640; 2 . 广州供电局有限公司输电管理所， 广 东 广 州 510310; 3 . 广东电机工程学会电缆专委会， 广 东 广 州 510080)
随着城市化进程的不断加快， 现有电缆线路输 电压力日益增大， 实现电缆的动态增容已成为解决 矛 盾 的 必 要 措 施 +3].传统方法评定电缆全线载流 量时只考虑电缆本体的载流能力， 假定电缆附件运 行在相同或更低的温度条件下[45].但在电缆线路 实际运行过程中， 电缆接头导体温度往往高于电缆 本体导体温度， 传统的电缆线路载流量评定方法精 确度较低.由统计数据可知， 电缆附件事故占到电缆 事故的7 0 % ， 电缆接头已成为电力电缆绝缘最薄弱 的关键点[6].因此， 为评估电缆接头载流能力， 从而 为电缆接头易过热损坏的解决和电缆全线载流量的 提升提供支持， X t 接头温度场分布的研究迫在眉睫. 电缆接头运行环境复杂多变， 利用有限元仿真方法 可以很好地实现对不同条件下接头温度场分布的 求解.
第4 期
刘刚等： 基 于 ANSYS 的高压交流电缆接头载流量确定方法
23
比于热网络分析方法， 利用数值计算模型求解电缆 接头载流量大大减小了建模的复杂度， 改善了求解 质量.文献[14]中采用数字温度传感器测量冷缩预 制件表面温度作为原始数据， 构建中间接头的径向 温度场仿真模型计算线芯的稳态温度.文献[15 ] 中 结合传热学理论和有限元法， 构建电缆接头径向稳 态温度场， 分析了接头导体温度和表面温度的对应 关系.文献[16]中采用有限元分析法计算电缆接头 额定载流量， 以 400 k V 电缆 接 头 为 例 ， 搭建轴对称 二维有限元仿真模型， 采用灵敏度分析验证模型简 化的可行性， 并将二维仿真模型扩展为三维仿真模 型， 模拟接头真实运行条件下热场分布特点. 国内外学者对电缆接头热场的研究多集中于接 头径向热场分析， 而对电缆接头轴向热场分析和相 应的实验验证有待进一步研究.文中以110 k V 预制 式直通接头为例， 通 过 ANSYS 建立了电缆接头的二 维轴向有限元仿真模型， 分析了稳态时电缆接头的 温度分布特点， 并通过高压电缆接头载流量实验， 验 证和优化了仿真模型;最后利用二分法实现了电缆 接头载流量的准确计算， 达到了评定电缆接头载流 能力的目的.
三芯光纤复合海底电缆超负荷运行有限元建模
三芯光纤复合海底电缆超负荷运行有限元建模林晓波;何旭涛;陈国志;郑新龙;吕安强;刘娟【摘要】为了获取三芯光纤复合海底电缆超负荷运行时的温度变化情况,分别建立了三芯海缆陆地段与海底段的有限元模型.通过ANSYSY软件稳态仿真验证了所建模型进行超负荷运行的可行性.将120％、140％、160％、180％和200％的载流量分别施加到陆地段和海底段海缆模型上,陆地段比海底段先达到海缆最高工作温度90℃,并给出了不同负荷运行情况下的应急时间.超负荷值较低时,海底段海缆应急时间大于陆地段应急时间,且应急时间随超负荷值的增大逐渐逼近.该结论为利用光纤传感监测海缆过负荷运行提供了参考.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P23-26)【关键词】三芯光纤复合海底电缆;超负荷;应急时间【作者】林晓波;何旭涛;陈国志;郑新龙;吕安强;刘娟【作者单位】国网浙江省电力公司舟山供电公司,浙江舟山 316021;浙江舟山海洋输电研究院有限公司,浙江舟山 316021;国网浙江省电力公司舟山供电公司,浙江舟山 316021;浙江舟山海洋输电研究院有限公司,浙江舟山 316021;国网浙江省电力公司舟山供电公司,浙江舟山 316021;浙江舟山海洋输电研究院有限公司,浙江舟山316021;国网浙江省电力公司舟山供电公司,浙江舟山 316021;浙江舟山海洋输电研究院有限公司,浙江舟山 316021;华北电力大学电子与通信工程系,河北保定071003;华北电力大学电子与通信工程系,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TN8180 引言我国海岸线较长，岛屿众多，光纤复合海底电缆(以下简称“海缆”)在远程供电、高压输电和通信等方面发挥着非常重要的作用[1]。
近年来，交联聚乙烯(Cross-Linked Polyethylene，XLPE)三芯海缆在海底配电网中得到了广泛应用。
然而，由于海缆造价昂贵，敷设及维修较为困难，海缆的增长速度远不能满足岛屿用电需求的增加，因此海底配电网中海缆超负荷运行时有发生。
复合海缆载流量计算方法与设计方案
本技术公开一种复合海缆载流量计算方法，包含：建立几何模型；输入组成材料的物理性能参数；进行网格划分，建立光电复合海缆的有限元模型；设定环境温度和对流换热系数的取值范围、初始环境温度、初始对流换热系数、光电复合海缆工作电流；计算光电复合海缆的温度场分布，获取光电复合海缆中导体温度与光纤温度；判断|T C-t|是否大于ε；判断T C-t是否大于0；将环境温度、对流换热系数、载流量、光纤温度存储到载流量数据库；调整参数使对流换热系数h等于h2；调整参数使环境温度T等于T2；计算光电复合海缆在该光纤温度下的载流量。
本技术能够根据季节变化、环境条件变化，灵活、动态地调节光电复合海缆的载流量，最大限度地发挥其传输电能的能力。
技术要求1.一种复合海缆载流量计算方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：步骤1、根据光电复合海缆的结构参数与敷设环境，建立复合海缆几何模型；步骤2、输入光电复合海缆的各个组成材料的物理性能参数；步骤3、对复合海缆进行网格划分，建立光电复合海缆的有限元模型；步骤4、根据光电复合海缆的敷设环境条件，取环境温度取值范围为[T1,T2]，温度间隔为ΔT；对流换热系数的范围为[h1,h2]，间隔Δh；步骤5、设定初始环境温度T为T1，初始对流换热系数h为h1；步骤6、设定光电复合海缆工作电流I的初始值I0；步骤7、输入光电复合海缆的工作电流I、环境温度T、对流换热系数h，根据笛卡尔坐标系中三维非稳态导热微分方程计算光电复合海缆的温度场分布，获取光电复合海缆中导体的温度T C与光纤温度T O；步骤8、判断|T C-90|是否大于ε，若是，|T C-t|>ε，则跳转到步骤9；若否，|T C-t|≤ε，则跳转到步骤10； t为复合海缆绝缘材料长期容许持续工作的最高温度值，ε为实际工程所能容许的误差；步骤9、判断T C- t是否大于0，若是，T C- t >0，则降低I0的值，并跳转至步骤6；若否，T C- t <0，则增加I0的值，并跳转至步骤6；步骤10、取此时光电复合海缆工作电流I的电流值为此环境条件下的载流量I z，并将此时的环境温度T、对流换热系数h、载流量I z、光纤温度T O存储到载流量数据库中；步骤11、判断对流换热系数h是否等于h2，若是，则跳转到步骤12，若否，则使此时环境条件下的对流换热系数h增加Δh，并跳转到步骤6；步骤12、判断环境温度T是否等于T2，若是，则跳转到步骤13，若否，则使此时环境条件下的环境温度T增加ΔT，并跳转到步骤6；步骤13、采用光电复合海缆中冗余的单模光纤，并采用布里渊光时域分析技术实时监测出光电复合海缆中光纤的温度，通过查询载流量数据库，获得光电复合海缆在该光纤温度下的载流量I z。
ansys二次开发技术在海底管道结构分析中的应用
独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫壅盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：前嘉．畸签字日期：加。
；年，月印日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解蠢生盘堂有关保留、使用学位论文的规定。
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（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：猕辱签字日期：伽ｏ；年／月矽日导师签名：搞祠藉签字日期；ｌ耐年，月．却日第一章绪论第一章绪论１。
ｌ磁究的基的翻意义磐遵逛辕是瓣羲蹩赛土第疆瓣重要戆遣辕方式。
海窳淫气管遴，怒海洋溱气集输与贮运生产系统中的一个熏要组成部分。
通过海底油气管邋，把海上油气田静熬个袖气集输留跫运系统联系超采，氇使海上漓气舀与整个蠢油工敛系统联系起来。
近华来，海底管线的口径、数摄和应用范围都在稳定的增长。
能源危机使得犬陆架的石油和天然气资源的开发有所增加，而把这些石油和天然气从海上平台竣至岸上的最经济驰警段就是用海廉罄线。
在涤零潮或海区感处理帮改程王业废料，是海底管线的另一个广泛应用领域。
由于这种管线通常都处于恶劣的环境条俦之下，茏其莛在毒簿浪遮莰，管缀事鼗搴歪奁增燕。
浚诗工程ｊ｜｝｜ｉ销意识到管线事故所造成的高额修复费用和环境条件的危险性，管线有时候设计的过予保守，丽使建设费掰过于辩贵。
戳魏，迨韬焘娶一种裔效丽先进盼浚诗和计算方法。
随着海底管线的设计观点、设计方法和设计规范的不断更掰，以及计算机技术的飞速发展，斑用有限元分析软件辩海底管线结构进行分析计算已成为主婺的方法。
海底电力电缆过载能力分析及其试验验证
海底电力电缆过载能力分析及其试验验证张磊;俞恩科;张占奎;李琰;乐彦杰;敬强【摘要】Based on the conductor temperature rise principle of submarine power cable,its overload current is theoretically analyzed.Overload experiment of a typical 110 kV submarine power cable is carried out with thermal cycling test system,and the experimental data is fitted and analyzed,which proves that the overload capacity of a particular submarine cable in operation is determined by the initial conductor temperature and overload time.The impact of the two factors on submarine power cable's overload capacity is analyzed with MATLAB function curves,which obtains the conclusion that the overload capacity decreases along with the increase of initial conductor temperature and overload time.With the comparison between two conductor temperature rising curves during short-time overload,a simple calculation algorithm of conductor temperature rising during short-time overload is proposed,the feasibility of which is verified by testing data.The proposed algorithm provides a reference for the actual production.%基于海底电缆导体的温升原理,对其过载电流进行理论分析,并利用海底电缆热循环试验系统对典型110kV海底电缆进行过载试验并进行数据拟合、分析,证明了对于某特定海底电缆在运行中的过载能力由海底电缆导体初始温度和过载时间决定.利用MATLAB函数曲线分析这2个因素对海底电缆过载能力的影响,得出其随着导体初始温度和过载时间的增大而减小的结论.结合2条海底电缆短时过载导体温升曲线的比较,提出一种短时过载情况下导体温升的简易算法,利用试验数据验证了该方法的可行性,为实际生产提供了参考.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】5页(P220-224)【关键词】海底电缆;短时过载;热循环试验;导体温升【作者】张磊;俞恩科;张占奎;李琰;乐彦杰;敬强【作者单位】国网浙江省电力公司舟山供电公司,浙江舟山316021;浙江舟山海洋输电研究院有限公司,浙江舟山316021;国网浙江省电力公司舟山供电公司,浙江舟山316021;中国电力科学研究院,北京100192;中国电力科学研究院,北京100192;国网浙江省电力公司舟山供电公司,浙江舟山316021;浙江舟山海洋输电研究院有限公司,浙江舟山316021;国网浙江省电力公司舟山供电公司,浙江舟山316021;浙江舟山海洋输电研究院有限公司,浙江舟山316021【正文语种】中文【中图分类】TM2470 引言海洋经济的快速发展、海岛用电量的增大对输电海底电力电缆（下文简称海缆）的输送容量和短时过载能力提出了更高要求。
基于ANSYS分析的典型500 kV电流互感器电场分布计算
基于ANSYS分析的典型500 kV电流互感器电场分布计算王宇;李丽;汤龙华;黄成吉;王圆圆【摘要】叙述了如何通过ANSYS分析计算典型500 kV电流互感器电场分布的方法,并得出典型500 kV电流互感器的电场分布。
计算结果表明,接地屏蔽管与 SF6气体间隙分界面、一次绕组与 SF6气体间隙分界面、悬浮电位和高压电位屏蔽罩表面与 SF6气体间隙分界面均是最大电场强度较大的区域,最大电场强度分别达到7.85 kV/mm、6.57 kV/mm和5.81 kV/mm,相对来说更容易称为气体绝缘的薄弱部位。
在这些区域如果出现金属突出物、金属碎屑等物质时容易导致严重的电场畸变,从而造成严重的安全隐患。
在涉及500 kV典型电流互感器的故障模拟试验中,可以针对这些薄弱环节进行故障模拟试验。
%This paper describes method how to analyze and calculate electric field distribution of typical 500 kV current trans-former by using ANSYS and gains a result.The calculation result indicates that the interface between grounding screen tube and SF6 gas gap,the interface between primary winding and SF6 gas gap and the interface between screen tubes of suspended potential and high voltage potential and SF6 gas gap are major areas of maximum electric field intensity.The maximum elec-tric field intensity is respectively reaching to 7.85 kV/mm,6.57 kV/mm and 5.81 kV/mm which comparatively means weak part for gas insulation.If there are some substances such as metal protrusions and fragments in these areas,it is easy to cause serious electric field distortion which may result in serious potential safety hazard.In fault simulation testing for 500 kV typical current transformer,it is suggested to proceed fault simulation testing for these weak links.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P73-78)【关键词】六氟化硫;电流互感器;电场计算;故障模拟【作者】王宇;李丽;汤龙华;黄成吉;王圆圆【作者单位】广东电网公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网公司电力科学研究院，广东广州510080;广东电网公司电力科学研究院，广东广州510080;西安交通大学，陕西西安710018【正文语种】中文【中图分类】TM152随着国民经济的发展，全社会对电力系统可靠性的要求不断提高，电流互感器作为主要的电气设备之一，其运行可靠性直接影响着电网的安全稳定运行。
有限元分析软件ANSYS在海洋工程中的应用_省略_用ANSYS程序的导管架平台结
w
表 1 波浪理论选项
波浪理论选项 K W A V 相应的波浪理论
[ 3]
0 1 2 3
深度衰减经验修正的微幅波理论
,
A ir y 波理论
[ 3]
,
Stokes 五 阶波理论 [ 4] , 流函数波浪理论 [ 5] 。
N i
w
=
i = 1
=
i=
Hi co s 1 2
i
图 2 波、 流作用方向
其中:
为总波高; N w 为组成波的数目;均为时间 t 的函数, 其中流体质点速度为波 浪速度与流 速的矢量和。 考虑结构的运动 , 按结构与流体的
i
2 (
i
R
i
+
t
i
+
360
i
)
相对运动速度表示的 M or ison 方程为 : { F / L } d = C D
3 0 3 i
M a = ( m w + m int + m ins) L mw = ( 1 其中 : 圆管壁的密度( 程度输入值) ; in 为初应变( 程序输入值) 。 m int 为圆管内部流体与附件的单位长度 的质量。 m ins = ( 1
i in in
)
4
2 ( D2 0 - Di )
i
为输入值进行波浪载荷工况的静力计
3 采用 P IP E 59 单元的导管架平台结构 有限元分析
按照 P IPE 59 单元的特性, 可以归纳出采 用该单元进行导管架平台结构有限元分析的功 能。采用 PIPE 59 单元进行导管架平台结构有 限元分析时 , 对于泥面以上至导管架帽以下的 导管架平台的支撑结构用 P IL E59 单元模拟; 对于泥面以下部分 , 如桩基础 , 采用 PIL E16 单 元模拟 ; 上部模块可采用 BEA M4 单元模拟。 采 用 AN SYS 程序的前处理功能 , 可以方便地进 行导管架平台结构有限元分析的建模。对建立 的有限元分析模型 , 可进行如下问题的求解。 3. 1 导管架平台结构静力分析 导管架平台的结构静力分析通常包括冰载 荷、 波浪载荷两种工况 , 每种工况需要考虑相应 的风载荷、 结构自重载荷、 设备载荷, 还要考虑 不同的载荷作用方向。两种工况的载荷组合与 载荷的施加方式见表 2。 其中浮力载荷、 海流载 荷、 波浪载荷的计算利用了 P ILE59 单元的流 体静载荷、 流体动载荷自动计算功能。 对于冰载荷工况, 自重载荷、 浮力载荷、 海 流 载 荷 由 程 序 自 动 计 算, 其 余 载 荷 利 用 ANSYS 前 处理功 能作 为集 中力或 分布 力施 加。 对于波浪载荷工况 , 自重载荷、 浮力载荷、 海流载荷、 波浪载荷由程序自动计算 , 其余载荷 利用 A NSYS 前处理功能作为集中力或分布力 施 加。在 海 流 载 荷 与 波 浪 载 荷 的 计 算 中, ANSYS 按海流引起的水质点速度与波浪引起 的水质点速度的矢量和计算海流与波浪同时作 用时的水质点运动速度。对波浪载荷的作用按 静力分析处理是伪静力方法, 即忽略波浪的动 力效应 , 以单一设计波作用于结构。 在程序计算 中选取时间 t 为 10- 12 ( ANSYS 中不允许时间 取 0) , 则 中的
海底电缆载流量计算方法的研究与选择
海底电缆载流量计算方法的研究与选择
宋岩;李萌;贾旭策;刘亮
【期刊名称】《电工技术》
【年(卷),期】2017(000)012
【摘要】针对工程中海底电缆载流量计算准确性和方法选择问题,以工程中采用的交流三芯电缆为研究对象,分别用等效热阻法和有限元法进行直埋敷设情况下电缆载流量的计算,并分析直埋敷设时回路数变化对载流量的影响.分析结果表明,单回路敷设时等效热阻法快速简便且计算结果与有限元法相近,推荐采用等效热阻法计算;多回路敷设时等效热阻法误差较大,推荐采用有限元模型计算.
【总页数】3页(P21-22,59)
【作者】宋岩;李萌;贾旭策;刘亮
【作者单位】河北省电力勘测设计研究院,石家庄050031;华北电力大学电力工程系,河北保定071003;华北电力大学电力工程系,河北保定071003;河北省电力勘测设计研究院,石家庄050031
【正文语种】中文
【中图分类】TM247
【相关文献】
1.电缆载流量计算方法研究 [J], 刘哲;王炜;霍静文;冯超;吴震
2.电缆载流量计算方法的研究与提升策略 [J], 章晓露
3.单芯电缆实时载流量计算方法研究 [J], 李伟;曾宏;杨琳;朱轲
4.电力电缆载流量计算方法的研究 [J], 刘晓妍
5.光电复合高压电缆载流量计算方法研究综述 [J], 谢治
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基于ANSYS的焊接电缆空间电磁场分布的仿真计算
基于ANSYS的焊接电缆空间电磁场分布的仿真计算焊接电缆在现代化工和建筑行业等领域中应用广泛，由于其频繁使用和长时间运行，电缆产生的电磁场分布问题也引起了人们的重视。
为了预测和评估焊接电缆在使用过程中的电磁场分布，可以使用基于ANSYS的仿真计算方法进行计算，本文将对基于ANSYS的焊接电缆空间电磁场分布的仿真计算进行探讨。
1. 基本信息设定在进行仿真计算之前，需要先设置电缆的基本信息，包括电缆几何形状、导体材料、电缆参数等。
同时还需要考虑到电缆的周围环境，如土壤、气候条件等。
2. 电缆模型建立在ANSYS中，可以使用多种方法建立电缆模型。
最常用的方法是根据实际电缆的几何尺寸建立三维模型。
通过三维绘图软件或ANSYS内置的几何建模工具，建立电缆模型，包括导体、绝缘层和外护层等。
3.材料属性设定设定材料属性是仿真计算的重要步骤，影响着计算结果的精度。
ANSYS中可以设定导体的电导率、绝缘层的介电常数和磁导率、外护层的电导率等。
4.电磁场分布计算在ANSYS中，可以使用不同的求解器求解电磁场分布，一般使用静态电场、静态磁场、时间域有限元法（TD-FEM）和频域有限元法（FD-FEM）等方法。
其中，TD-FEM方法更适用于分析电磁暂态现象，如雷击冲击波、激烈瞬态电磁场等；FD-FEM方法则用于分析电磁场在频域内的分布情况。
5. 结果分析和应用仿真计算完成后，可以通过ANSYS提供的数据分析工具进行结果分析，包括电磁场三维分布图、电势曲线以及电磁场能量密度等数据。
此外，还可以使用仿真结果评估电缆安全性能、优化电缆设计等方面。
总之，基于ANSYS的仿真计算技术可以优化电缆的设计，改善电缆的安全性能。
只有掌握了方法，我们才能设计出更安全、高效的电力系统。
输电线温度及载流量的ANSYS计算方法
ａ ｌ ｏ Ｇ ３ ０ ５ ， ｋ ｐ ｆｒｔ ｅ ｄ ｆｃ ｓｏ ｒ ａ ｏ ｍｕ ａ ａ ｄ Ｒ ｖｓ ｄ Ｍｏ ｇ ｎ Ｆ ｒ ｌ ． Ｓ ｉ ｍｐ ｅ ｆ Ｊ ０ ／ ０ ｍａ ｅ ｕ ｏ ｈ ｅｅ ｔ ｆＭｏｇ ｎ Ｆ ｒ ｌ ｎ ｅ ｉｅ ｒ ａ ｏ ｍｕ ａ ＡＮ ＹＳ ｓｍ－ Ｌ
算 该 模 型在 不 同 载 流 值 下 对 应 导 线 的 温 度 值 ， 得 到 载 流一 温 度 表格 。使 用 时 ， 已知 导线 温 度 ， 若 则
法 基 于 架 空 线 的热 平 衡 方程 ，是 计 算 架 空 线 载 流
量 最 具代 表 性 的方 法 之 一 ，反 映 了载 流 量 与 环 境
Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｈｕ ｚ ｏ ｇＵ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏｙ ｎ ｉｅ ｒ ， ａ ｈ ｎ ｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｗｕ ａ ４ ０ ７ Ｃ ｉａ ｎ ｙ ｈ ｎ， ３ ０ ４， ｈｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒ ａ ｏ ｔ ｉ ａ ｅ ｄ ｐ ｓ ＡＮＳ ｏｔ ｒ ｏ ｅ ｔｂ ｉｈ ｍａｈ ｍ ａｉａ ｄ ｌ ｒ ｓ ｎｓ ｔ ｅ ｒ ｌｔ ｎ ｈｐ ｂ — ＹＳ ｓ ｆ ｗａ ｅ ｔ ｓａ ｌｓ ｔ ｅ ｔ ｌｍｏ ｅ，ｐ ｅ ｅ ｔ ｈ ｅａｉ ｓ ｉ ｅ ｃ ｏ ｔ ｅ ｏ ｄ ｃｏ ｅ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｃ ｒｙｎ ｕ ｒ ｎ ａ ａ ｉ ｈ ｏ ｇ ｉ ｌｔ ｎ ａ ａｙ ｉ ｌ ｔａｅ ｔ ｎ ｅ — ｗｅ ｎ ｃ ｎ ｕ ｔｒｔｍｐ ｒｔ ｒ ｎ ａ ｒ ｉｇ ｃ ｒｅ ｔｃ ｐ ｃｔ ｔ ｒ ｕ ｈ ｓｍｕａｉ ｎ ｌｓｓ ｉｕｓｒ ｔｄ ｗｉ ａ ｘ ｙ ｏ ｌ ｈ
摘 要 ： Ｌ Ｊ０／０钢 芯铝 绞 线 为 例 ，利 用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 建 立 数 学模 型 ，通 过 仿 真 分 析 得 出导 线 温 度 以 Ｇ ３ ０５ ＮＹ 与 载 流 的对 应 关 系 ，弥补 了摩 尔 根 公 式 及 修 正 的摩 尔 根 公 式 的不 足 。经 计 算 比较 ，确 认 Ａ Ｓ Ｓ仿 真法 ＮＹ 是 一 种 准 确 、可行 的 导线 载 流量 的计 算 方 法 。 关 键 词 ：输 电线 ；温 度 ；载 流 量 ；Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ ；仿 真 计 算
复合海底电缆的计算机仿真与优化设计
复合海底电缆的计算机仿真与优化设计引言：随着信息时代的来临，海底电缆作为国际间传输通信和互联网的重要载体，其设计和仿真优化变得越来越关键。
复合海底电缆作为一种新型的高性能海底通信电缆，广泛应用于数据传输、油气勘探和海底监测等领域。
本文旨在利用计算机仿真和优化设计的方法，研究复合海底电缆的结构参数和性能指标，并提出优化设计方案，以满足不同领域的需求。
1. 复合海底电缆结构与材料复合海底电缆通常由金属导体、绝缘层、护套层和外部保护层等几个部分组成。
在计算机仿真过程中，需要对这些部分的结构和材料进行准确的建模和描述。
导体材料的电阻、绝缘材料的介电常数、护套材料的厚度和外部保护材料的强度等参数都会对电缆的性能产生影响，因此需要仔细选择和确定这些参数。
2. 电缆传输性能仿真为了评估复合海底电缆的传输性能，可以利用计算机仿真方法模拟电缆在不同工况下的传输特性。
例如，可以使用时域有限元法（FDTD）对电缆的电场分布和传输损耗进行模拟。
这样可以通过分析仿真结果，优化电缆的结构参数和材料，以提高其传输效率和抗干扰能力。
3. 电缆力学性能仿真除了传输性能，电缆的力学性能也是设计过程中需要考虑的重要因素。
特别是在海底环境下，电缆可能受到水流、地震和外力等多种力的作用。
通过有限元分析和其他仿真方法，可以模拟电缆在各种受力情况下的应力分布和变形程度，确保电缆在恶劣环境中的安全和可靠性。
4. 优化设计方法为了提高复合海底电缆的性能，可以采用优化设计方法。
一种常用的方法是遗传算法，通过对电缆结构参数和材料的遗传变异和优胜劣汰，找到最佳设计方案。
另外，灵敏度分析和参数优化也是有效的优化设计方法，通过改变电缆的某些参数，可以明确参数对性能的影响，并找到最优值。
5. 电缆制造与安装在完成电缆的计算机仿真和优化设计之后，还需要考虑电缆的制造和安装问题。
制造过程中的材料选择、工艺参数和质量控制都会对电缆的性能产生影响。
在安装中，考虑到电缆的敷设方式、保护措施和维护需求，以确保电缆在海底环境中的长期可靠运行。
基于ANSYS的焊接电缆空间电磁场分布的仿真计算
基于ANSYS的焊接电缆空间电磁场分布的仿真计算
焊接电缆是一种广泛应用于电气工程中的电缆，它通过将导体焊接在一起来实现电流的传输。
焊接电缆的电磁场分布对于设计和优化电路具有重要意义。
ANSYS是一种常用的工程仿真软件，它可以对焊接电缆的空间电磁场进行精确的仿真计算和分析。
焊接电缆的电磁场分布涉及到多个因素，包括电缆的几何结构、导体的材料特性和焊接方式等。
在进行仿真计算前，首先需要建立电缆的几何模型。
在ANSYS软件中，可以使用CAD软件或者直接使用ANSYS提供的几何建模工具对电缆进行建模。
建立几何模型后，还需设置电缆的材料参数，包括导体的电导率和绝缘材料的介电常数等。
在进行仿真计算时，需要注意选择适当的电磁场求解器。
ANSYS提供了多种求解器，例如矢量势法和有限元法等，可以根据具体情况选择合适的求解器。
在开展仿真计算时，需要将电缆的导体和绝缘材料进行网格划分，以便于进行后续的数值计算。
在对焊接电缆的空间电磁场进行仿真计算时，可以设置不同的工况条件，如不同的电流值和频率等，以便于对其电磁性能进行评估和分析。
通过进行焊接电缆的空间电磁场分布的仿真计算，可以得到各个位置的电磁场参数，如电场、磁场和感应电流等。
这些参数可以用来评估电缆的电磁兼容性以及对周围电路和设备的电磁干扰情况。
仿真计算还可以用来优化电缆的设计，例如优化焊接电缆的结构参数以改善其电磁性能。
光纤复合海底电缆扭转的有限元建模
光纤复合海底电缆扭转的有限元建模林晓波;卢志飞;甘纯;李剑波;吕安强;柳小花【摘要】In the process of loading transportation,installation and operation,the submarine cable is usually suffered from twist problem dueto many external factors.The method of modeling and simulation can not only overcome the difficult problems in the entity experimental operation,but also obtain the stress and strain which is difficult to obtain in the entity experiment.In this paper,the finite element model of submarine cable torsion is first built.Then we select the unit type,material properties and parameters of each layer.Next,we analyze the factors that will influence the computation time and simulation precision. Finally,the constraint and speed loads are imposed to the model,which simulate the stretching twist process to obtain the stress and strain data.The modeling method in this paper provides a feasible solution to analyze the mechanical characteristics of submarine cable twist.%海底电缆在装载、运输、敷设和运行过程中，受外界多种因素的影响时常会发生扭转，利用建模仿真的方法不仅可以克服实体试验操作困难的难题，还可获得实体试验难以提取的数据。
复合海底电缆的电磁波阻抗计算与分析
复合海底电缆的电磁波阻抗计算与分析复合海底电缆是一种常见的用于海底能源传输、通信和数据传输等领域的重要设备。
在设计和使用复合海底电缆时，需要对其电磁波阻抗进行计算和分析，以确保其良好的传输和通信性能。
本文将对复合海底电缆的电磁波阻抗进行计算与分析，并探讨其影响因素与优化方法。
首先，复合海底电缆的电磁波阻抗是指电磁波在电缆内部传输时所遇到的电阻和反射等现象所产生的阻碍。
计算复合海底电缆的电磁波阻抗需要考虑电缆的几何结构、导体材料特性和外部介质等因素。
在计算复合海底电缆的电磁波阻抗时，首先需要确定电缆的几何结构。
复合海底电缆一般由多个导体层、绝缘层和护套等组成。
通过测量电缆的各个部分的尺寸和材料特性，可以计算出电缆的有效半径、导体间隔、绝缘层厚度等几何参数。
其次，需要考虑导体材料的特性对电磁波阻抗的影响。
不同的导体材料具有不同的电导率和磁导率，它们会对电磁波的传输和反射产生影响。
通过测量导体材料的电导率和磁导率等参数，可以计算电缆导体层的电磁波阻抗。
此外，外部介质也会对复合海底电缆的电磁波阻抗产生影响。
外部介质可以是海水、土壤等，它们具有不同的介电常数和磁导率。
通过测量外部介质的介电常数和磁导率，可以计算电缆周围介质对电磁波阻抗的影响。
在分析复合海底电缆的电磁波阻抗时，还需要考虑频率和电磁波模式等因素。
电磁波阻抗与电磁波的频率和波长有关，因此需要对不同频率下的电磁波阻抗进行计算和分析。
同时，电磁波在复合海底电缆中的传输也会存在不同的模式，例如纵向模式和横向模式等。
需要对不同模式下的电磁波阻抗进行研究。
对于复合海底电缆的电磁波阻抗计算和分析，需要借助电磁场理论和电磁波传输的数值模拟方法。
通过建立合适的数学模型和边界条件，可以对复杂的电磁场分布进行模拟和计算。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、有限差分方法和有限积分方法等，可以利用这些方法对复合海底电缆的电磁波阻抗进行精确的计算和分析。
在优化复合海底电缆的电磁波阻抗时，可以通过改变电缆的结构设计和材料选择等方法来提高电磁波的传输效率和通信性能。
基于ANSYS软件的热油管路保温的数值模拟
基于ANSYS软件的热油管路保温的数值模拟曹先慧;马贵阳;于丽丽;高艳波;孟向楠【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2012(41)2【摘要】Through the numerical simulation of radial temperature of buried hot oil pipelines with ANSYS software, effect of the thermal insulation layer thickness on the radial temperature and heat flow were analyzed and calculated. Change of the radial temperature of different wax layers was analyzed. The results show that along with the increase of the insulation layer thickness, the reducing of temperature in the thermal insulation layer is slow and the heat flux that transfers between pipes and outside reduces gradually, so the heat preservation effect is better; With the increase of the insulation layer thickness, the decline rate of the heat flow is slow. The simulation result of numerical simulation is consistent with theory calculation result, which shows the feasibility and accuracy of ANSYS in heat transfer calculation.%应用ANSYS软件对埋地热油管道沿径向温度进行了数值模拟,得到了不同保温层厚度时管道径向温度及热流量的变化.分析了含蜡层的径向温度变化,随着保温层厚度的增加,保温层内部温降变化减小,管道向外传递的热流密度逐渐减小,保温效果更好.热流量减小的速度随着保温层厚度的增加变得缓慢,模拟结果与编制计算机程序计算结果相吻合.【总页数】4页(P181-184)【作者】曹先慧;马贵阳;于丽丽;高艳波;孟向楠【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TE832【相关文献】1.热油管路最佳保温结构计算及经济评价 [J], 张国忠2.基于ANSYS软件的压力管道内部流场数值模拟 [J], 郭洪锍3.基于ANSYS软件对SHPB实验过程的数值模拟研究 [J], 王东海;张宏;张玉文;4.保温型井下隔热油管的实验及数值模拟研究 [J], 杜明俊;杨子宁;滕彧;马克迪;焦亚东;徐乙5.基于ANSYS软件的塔式结构上浮数值模拟方法研究与应用 [J], 罗中定;徐汉勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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基于ANSYS的复合海缆载流量计算[郭丽丽，安博文][上海海事大学，201306][ 摘要] 基于ANSYS软件，建立复合海缆在不同埋设环境下的二维稳态模型。
通过分析运算，模拟了复合海缆的温度分布状态，得到复合海缆导体与光纤温度对应关系，通过间接计算得到复合海缆在不同的埋设环境下的载流量。
为海缆实时运行状况监测以及输电线路的有效利用提供了依据。
[ 关键词]载流量，复合海缆，温度场，ANSYSCalculation of Load Flow about CompositeCable Based on ANSYS[GUO Li-li, AN Bo-wen][Shanghai Maritime University,201306][ Abstract ] Based on the ANSYS software, two-dimensional steady-state model related composite cable in different buried environment had been set up. By means of analysis andcomputation, the temperature distribution state of composite cable had been simulated,according to this, the composite cable conductor and optical fiber temperature relationshipand the load flow of composite cable buried in different conditions had been obtained whichprovide a basis for of real-time monitoring the running status of composite cables andeffective use of electrical transmission lines.[ Keyword ] Load flow, Composite cable, Temperature filed, ANSYS.1前言随着海洋经济的兴起，海岛与大陆联网工程建设以及海上石油天然气的开采，复合海缆的应用越来越广泛，承担着海岛及采油平台间的动力传输，其安全可靠性及运行潜力是用户关注的基本要素，其中导体的载流量为用户发挥海缆运行潜力、科学调度提供直接依据。
电缆载流量是在规定条件下，导体能够连续承载而其稳定温度不超过规定值的最大电流值，载流量的大小受导体及电缆绝缘材料的材质，环境温度，热阻系数，允许最高连续工作温度等因素制约。
载流量设计到输电线路的可靠性、经济性及电缆寿命等问题，是电缆运行的重要基本参数。
目前国际上通用的载流量计算标准为国际电工委员会制订的IEC-60287标准。
经过多年的修改和增补，该标准基本趋于完善，但对一些特殊结构电缆或复杂铺设条件下的电缆载流量该标准仍需要实验解决，因为一些参数取值具有不确定性，如：电缆结构材料有关的参数；环境条件有关的参数，其数值变化范围较大，取决于电缆铺设条件；来自于制造商和用户之间协商的参数，包括电缆运行安全阈值和运行状况，例如最高导体温度。
此外，对于直接埋地、管道、沟槽或钢管中铺设的电缆，鉴于土壤的水分迁移其热阻系数会发生巨大的变化，为了准确的计算电缆在特定环境条件下的载流量，选取相应参数数值时需特别加以考虑。
因此，IEC-60287标准实际只能满足简单环境条件下的载流量计算，当电缆实际敷设环境不同于其设定的基准参数值时，需要通过大量试验来确定相应的校正系数，存在一定的局限性，且IEC-60287中并没有提及光电复合海缆载流量的计算方法。
电缆载流量计算公式是根据电缆稳态运行时所形成的热物理温度场微分方程的求解而得。
根据电缆用于交流系统还是直流系统以及敷设方式的不同，载流量的计算公式也有所不同。
此外，当空气中敷设时又有直接受阳光照射和不受阳光照射之分。
土壤中敷设时当电缆表面温度超过50℃时周围土壤发生水分迁移而引起土壤局部干燥，其载流量计算公式也不同[1]。
由此可以看出实际电缆载流量的计算过程是非常复杂烦琐的。
到目前为止，我国没有完整的结合地理和气象条件而制订的基准载流量资料。
载流量的定义决定其数值与导体温度息息相关，而海缆是否正常工作也可以通过其中导体的温度场反映出来，但是，由于其特殊的铺设环境，无法人工进行检测。
大型通用有限元软件ANSYS能够对热传导、热对流及热辐射三种传热方式进行很好的温度场仿真计算，因此，可以通过该软件建模，模拟复合海缆的发热过程，得到其温度场分布。
从而推算出电缆在特定条件下的载流量数据。
2复合海缆结构模型2.1计算模型本工程计算模型包括复合海缆电缆模型和埋设环境两部分。
2.1.1复合海缆建模复合海缆结构参数由施工方提供，具体结构如下：为便于进行温度场分析及节约计算时间，将模型几何结构简化为圆环结构。
虽然导体为立体结构，但由于各截面几何结构及材料属性均匀，因此，采用复合海缆截面建立二维模型。
2.1.2 埋设环境建模本工程海缆部分埋设环境包括海床、潮间带淤泥质滩涂、土壤直埋和电缆沟四种。
其中，前三种需将埋设环境作为模型的一部分。
导体通电后热辐射会对周围环境温度产生影响，目前通用的为上下左右各20米建立矩形土壤模型，这样的边界温度基本不受导体生热影响，但考虑到实际设备的测温精度及计算时间，本工程土壤模型的矩形尺寸由不同的埋设深度决定。
2.2 建模基本假设在建模时需做一定假设：（1）假设计算模型在高度和宽度范围内土壤及环境温度均匀；（2）忽略各几何结构相互之间的导热热阻；（3）假设复合海缆材料均匀，土壤热属性均匀；（4）导体电阻率不随温度变化。
根据以上假设，复合海缆在不同埋设环境下的热传导可以简化为二维稳态传热过程，其传热微分方程[2]为：0)((=∂∂∂∂+∂∂∂∂yt y x t x λλ。
（1） 2.3 计算模型中边界条件的确定2.3.1 参数确定复合海缆各材料属性及埋设环境土壤热传导系数都会对模型最终的温度场分布产生重要影响。
其中，复合海缆自身材料属性基本固定不变，可以在建模时直接进行设置；但是，土壤会随着导体热辐射而产生水分迁移现象，产生水分迁移后的土壤热传导系数是产生水分迁移前自然土壤的2到4倍，如果使用单一土壤模型，则计算结果会出现较大的偏差。
工程实际中对于直埋和潮间带淤泥质埋设一般采用回填0.2m 厚沙土的方法，回填的厚沙土干燥情况下热传导系数基本稳定为0.5W/m 2℃，因此，本工程参考这一做法，在复合海缆与埋设土壤之间建立回填厚沙土模型。
2.3.2 对流换热方程对流换热是指固体表面与其周围接触的流体之间，由于温度差异而引起的热量交换。
对流换热可以通过牛顿冷却公式[3]来进行描述：q=h Δt （2） 其中，q —热流密度W/m 2h —换热系数W/m 2℃Δt —温度差℃由于换热系数与流体的流动形态密切相关，因此，结合实际情况在本工程项目中，空气和海水的对流换热系数需设置多个数值分别计算。
2.3.3 传热方程热量传递是由固体内部的温差决定的，因此导热过程与物体内部的温度分布有密切关系，传热可以用傅里叶定律公式[2]来进行描述：q=-λgradt （3）其中，q 为导热热流量；负号表示导热热流永远沿着温度降低的方向；gradt 表示温度的梯度。
3 基于ANSYS 的有限元模型仿真3.1 模型建立（1）定义单元类型：2 维 8 节点热实体单元，2 维 4 节点热单元 (PLANE55) 的高阶版本，作为平面单元或轴对称环单元，用于 2 维热传导分析。
每个节点只有一个自由度——温度；（2）定义材料属性：从导热系数、比热容、密度三个方面定义个材料属性参数；（3）几何建模（4）划分网格：确定网格划分等级，自动进行网格划分。
生成模型如下图所示：Zt1000直埋有限元模型3.2 求解（1）定义分析类型：稳态热分析；（2）施加载荷和边界条件：温度—将确定的温度施加到模型的特定区域对流—模拟平面和周围流体之间的热量交换热生成率—代表体内生成的热，单位体积内的热流率；（3）运算求解3.3 数据查看记录（1）等温图结果如下图所示：（2）数据列表显示：具体的导体与光纤之间的温度对应关系。
4 载流量计算在3.2求解第二步施加载荷中，热生成率由公式p=I 2r 得到，其中，通过调整导体通电电流，可以得到对应的热生成率，不同的热生成率在ANSYS 运算中生成不同的导体温度，使其最接近载流量所规定温度的电流值即为当前环境条件下复合海缆的载流量。
5结论运用ANSYS软件对复合海缆进行建模运算，可以深入地了解复合海缆在不同的埋设环境下的温度场分布，通过导体温度与光纤温度间的对应关系，由BOTDA测得光纤温度可以间接得到导体温度，从而完成对复合海缆运行状况的实时监测。
利用其强大的仿真计算能力，可以方便快捷地得到导体电流与温度的对应关系，从而求解出不同边界条件下的复合海缆载流量数据。
[参考文献][1]马国栋等编著．电线电缆载流量[2]赵镇南传热学［M］．北京：高等教育出版社，2008[3]吕柏源．挤出成型与制品应用［M］．北京：化学工业出版社，2002[4]马伟锋,崔维成,刘涛,胡震. 海底电缆观测系统的研究现状与发展趋势.海岸工程，2009,9，28（3）：76.[5]李强.基于DTS的电力电缆在线监测系统开发.中国石油大学，2009.[6]邓凡平. ANSYS10.0有限元分析自学手册[M].北京:人民邮电出版社,2007.1.。