有缆无人潜水器用多层脐带缆温度场仿真研究

脐带缆作为有缆无人潜水器(ROV)电力和信号传输的关键组件,工作时须缠绕在绞车上。在运行过程中,脐带缆的温升易受内部损耗的影响,并且长期处在高温环境下,会加速绝缘老化,甚至诱发击穿。为保证脐带缆在作业下安全运行,需要对其电磁和温度特性进行分析。基于有限元仿真软件COMSOL建立电磁和温度等多物理场耦合模型,结合筒体结构、电缆缠绕层数,以及工作过程中的热传导、热对流等因素,研究了线芯损耗特征与多物理场耦合后的温度分布、散热特性,并分析了脐带缆在不同负载、绕组下对温度场分布的影响,以期为脐带缆的设计和多层脐带缆的配置提供理论支持。

悬链线型海洋脐带缆涡激振动响应分析

海洋脐带缆在位工作时经常会受到涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)的影响,其影响程度与众多因素有关,如外界影响因素波浪和自身影响因素脐带缆铠装层数等。本文针对某悬链线型海洋脐带缆的涡激振动现象,基于尾流振子模型对脐带缆进行分析,借助OrcaFlex软件,研究了脐带缆在水深1 000 m的情况下不同海流流速和不同铠装层数对涡激振动的影响。分析结果表明,脐带缆在靠近海面和海底处所受到的海流VIV的影响较大,且随着重现期的增大而影响愈加明显。根据上述结论,可以对脐带缆涡激振动影响最为明显的部位进行改进,从而提高脐带缆的抗涡激振动性能。

海底电缆抗拉性能数值分析

海底电缆在敷设、运行过程中,受外界因素的影响不可避免将受到拉伸荷载的作用。由于海缆结构复杂,不同结构层材料不同,各层之间力学性能差距较大,研究各结构层的力学性能对海缆正常运行至关重要。采用数值模拟软件建立海缆的拉伸有限元模型,模拟分析不同载荷下各结构层的力学性能,着重分析了铠装钢丝应力承载比例及应力分布,计算结果可为海缆结构的设计和优化提供一定的参考。

脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效数值模拟及参数敏感性分析

针对海洋工程脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效,建立三维简化有限元模型进行螺旋缠绕结构的径向屈曲模拟分析。以我国某海域典型脐带缆为例,得到单倍螺距下单根铠装钢丝径向屈曲失效临界载荷。探究不同敏感参数对单根铠装钢丝临界屈曲载荷的影响,发现铠装钢丝螺旋角度、截面惯性矩、螺旋缠绕半径与临界载荷分别大致呈抛物线形、线性、负指数关系,该结论可为脐带缆铠装抗屈曲设计提供参考。同时发现,通过单根铠装钢丝临界载荷累加的方式可近似得到相应根数螺旋铠装钢丝的临界屈曲载荷,该载荷可作为求解真实脐带缆单层铠装径向临界屈曲载荷的保守估算值。

模块化多电平换流器(MMC)调制方法综述

介绍了模块化多电平换流器(MMC)的拓扑和工作原理,分类别详叙了各种调制方法。总结了不同调制技术的优缺点和应用场合,为MMC的工程应用提供了借鉴意义。提出了MMC调制技术的改进方向,对进一步的研究探索有积极意义。

直流海底电缆负荷循环试验温度仿真分析

为了推进高压直流交联聚乙烯海底电缆仿真的发展,促进直流海底电缆仿真的实际应用,在工厂内部对直流海底电缆进行24 h负荷循环试验,记录不同加热时间下电缆内外温度,使用有限元仿真软件建立交联聚乙烯直流海底电缆仿真模型。对比仿真数据与工厂试验数据,并结合实际情况,确保仿真模型的可行性和准确性,同时用理论模型校准试验数据,避免设备问题导致的测量误差。仿真模型的准确建立有利于减少直流海底电缆的研发设计周期,为高压直流海底电缆的结构和性能设计提供一定的理论支持。

动态缆整体水动力响应对浮筒布局的敏感性分析

海洋柔性动态缆广泛地应用于远海风电设备以及深海油气开发中,安装其上的浮筒对柔性动态缆的力学行为有着明显的影响。分布式浮筒作为保持动态缆线型的装备,目前从整体分析和线型设计的角度对浮筒段浮力模块之间分布间距等应用研究较少。引入柔性动态缆整体线型的顺应性能指标,并采用OrcaFlex软件建立了陡波线型的数值模型。通过改变不同浮筒段浮力模块之间的距离等主要布置参数,研究了各参数对柔性动态缆顺应性能的影响,对柔性动态缆线型整体布置设计具有一定的参考价值。