[发明专利]基于ANSYS的交联聚乙烯绝缘电缆温度场有限元计算方法

摘要

本发明公开了一种基于ANSYS的交联聚乙烯绝缘电缆温度场有限元计算方法，依次包括以下步骤：首先，以交联聚乙烯绝缘电缆为研究对象，基于仿真软件ANSYS进行参数化几何建模；其次，对交联聚乙烯绝缘电缆施加电流激励进行磁场分析：再次，对交联聚乙烯绝缘电缆施加电压激励进行电场分析；将磁场分析和电场分析得到的焦耳热损耗、涡流损耗和介质损耗同时加载到交联聚乙烯绝缘电缆上作为热源进行温度场分析，进行交联聚乙烯绝缘电缆温度场的计算。本发明对复杂区域和边界问题的求解有极大的灵活性和适应性，能比较准确计算交联聚乙烯绝缘电缆导体的温度场，进而发掘电缆载流量能力的潜能，不仅能节约电缆的投资，还能提高电缆的利用率和运行水平。

主权项

1.基于ANSYS的交联聚乙烯绝缘电缆温度场有限元计算方法，其特征在于，依次包括以下步骤：A：以交联聚乙烯绝缘电缆为研究对象，基于仿真软件ANSYS进行参数化几何建模，模型包括导线芯、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、填充层、内护套、铠装层和外护套；B：对交联聚乙烯绝缘电缆施加电流激励，对交联聚乙烯绝缘电缆进行磁场分析，按单元导出导线芯产生的焦耳热损耗、金属屏蔽层产生的涡流损耗和铠装层产生的涡流损耗；C：对交联聚乙烯绝缘电缆施加电压激励，对交联聚乙烯绝缘电缆进行电场分析，按单元导出由绝缘层产生的介质损耗；D：将步骤B和步骤C中导线芯产生的焦耳热损耗，金属屏蔽层和铠装层分别产生的涡流损耗以及绝缘层产生的介质损耗同时加载到交联聚乙烯绝缘电缆上作为交联聚乙烯绝缘电缆的热源来进行温度场分析，进行交联聚乙烯绝缘电缆温度场的计算；步骤D包括以下步骤：D1：将步骤A所建的模型简化为二维模型，取最下层土壤为物体边界温度已知的第一类边界条件，取左右边界土壤为物体边界上法向热流密度已知的第二类边界条件，取地面土壤为与土壤相接触的空气的温度和对流换热系数均为已知第三类边界条件；D2，将电场单元清零，选用热场单元，并对单元材料属性重新赋值，将B中由磁场分析部分按单元导出的焦耳热损耗、涡流损耗以及C中由电场分析部分按单元导出的介质损耗同时导入到温度场模型中作为交联聚乙烯绝缘电缆的热源；按单元导出总的损耗并保存到文档中，总的损耗包括焦耳热损耗、涡流损耗以及介质损耗，焦耳热损耗和涡流损耗统称为磁场损耗，设单元单位体积产生的磁场损耗为JH1，该单元体积为VOL，该单元产生的磁场损耗为EDDYPOWE，该单元单位体积产生的介质损耗为JH2，该单元产生的介质损耗分别为DPOWER，每个单元单位体积产生的磁场损耗JH1 乘以该单元体积VOL 得到该单元产生的磁场损耗EDDYPOWE，每个单元单位体积产生的介质损耗JH2 乘以该单元体积VOL 得到该单元产生的介质损耗DPOWER；D3，进行交联聚乙烯绝缘电缆温度场的计算，分别得到交联聚乙烯绝缘电缆直埋敷设整体区域、交联聚乙烯绝缘电缆本体和交联聚乙烯绝缘电缆绝缘层温度分布云图。