[發明專利]洋流沖刷下光纖復合海底電纜振動特性的分析方法

在審

• 申請號: 201710632512.3
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107633109A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 宣耀偉;林曉波;汪洋;戴濤;何旭濤;沈耀軍
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司舟山供電公司;國家電網公司;浙江舟山海洋輸電研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙)33206
• 代理人: 王曉燕

1.洋流沖刷下光纖復合海底電纜振動特性的分析方法，其特征在于包括以下步驟：

1）波浪力作用下的海底電纜有限元建模；

a) 幾何模型建立,對海纜進行簡化；將導體屏蔽層、XLPE絕緣層和絕緣屏蔽層合并形成絕緣層；忽略處理半導電阻水帶和黃銅帶；將海底電纜模型簡化為8層結構，由內而外依次為銅導體、絕緣層、鉛合金護套、HDPE護套、PET、繩被層、鎧裝鋼絲和外被層；并設定裸露海纜長度和直徑；

b)單元類型的選擇；

選用SOLID185單元和pipe59單元；SOLID185單元構造海纜內部三維固體結構；pipe59單元用于模擬海纜最外層的外被層結構；

c)網格劃分

采用了映射網格劃分、延伸網格劃分；對pipe59單元進行網格劃分時，周向截面劃分為八份；

d)設置邊界條件及求解條件并進行計算；

通過對海纜模型兩端位移施加約束來模擬懸跨海纜；設定波浪高度，周期，海流速，水流及波浪作用力方向，并施加重力加速度；

設置分析類型為瞬態分析，設定模型計算時間及時間步長，開始仿真計算；

2）有限元結果數據提取與分析；

a)銅導體數據分析；提取銅導體位移、應力、應變數據，獲取銅導體位移云圖及位置-位移曲線、銅導體應力云圖及位置-應力曲線、銅導體應變云圖及位置-應變曲線；

b)鋼鎧數據分析；獲取設定時間后的鋼鎧位移云圖及應力云圖；比對鋼鎧應力分布情況與銅導體的應力分布情況；

c)光單元數據分析；獲取光單元位移及加速度云圖，分析光單元的位移云圖與加速度云圖的關系；判斷光單元的位移與加速度之間是否存在正相關，若是，則提取光單元中心節點處x、y、z方向上的加速度數據，得到加速度隨時間變化的曲線，對該曲線進行快速傅里葉變換，得到了中心節點的幅頻曲線圖，獲得x、y、z方向上產生最大幅值的頻率；

3）海纜振動分析；根據光單元的位移、加速度、頻率之間的關系，通過光纖振動監測海纜情況。

2.根據權利要求1所述的洋流沖刷下光纖復合海底電纜振動特性的分析方法，其特征在于：在設置邊界條件及求解條件的步驟中，設定波浪高0~10m，周期0~10s，海流速為0~5m/s勻速水流，水流及波浪作用力方向為垂直海纜軸向90度；并施加重力加速度。

3.根據權利要求2所述的洋流沖刷下光纖復合海底電纜振動特性的分析方法，其特征在于：模型計算時間設定為100s，時間步長1s。