高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法及系统，涉及海底电缆运行和维护领域；目前，高压水枪施工中电缆冲击应力无法量化评估，本发明专利技术包括步骤：利用有限元仿真软件建立海底电缆在不同高压水枪流速冲击下的三维流固耦合有限元模型，利用该模型求解并提取海底电缆的应力数据；利用非线性拟合法处理仿真结果，建立不同高压水枪流速冲击和海底电缆应力的一元非线性拟合公式；根据拟合公式和当前高压水枪流速得到海底电缆应力预测结果；本技术方案能够快速预测高压水枪对海底电缆的冲击影响，以指导施工安全流速控制，预防电缆损伤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海底电缆运行和维护领域，尤其涉高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法及系统。

技术介绍

1、随着我国海洋经济战略的深入推进和海上清洁能源的大规模开发，海底电缆已成为跨海域电力输送与通信的核心基础设施，承担着岛屿与大陆、海上平台与陆上电网之间的能源及信息传输任务。一旦海底电缆因外力冲击发生故障，不仅修复成本高昂，还将导致区域供电中断、通信瘫痪等重大社会经济损失。

2、海底天然气管道等埋设管线在洋流冲刷、地质活动影响下，常出现局部裸露或悬空，需定期进行挖沟重埋维护。为降低施工风险，行业普遍采用非接触式挖沟机，通过高压水枪喷射高速水流冲蚀海床形成管沟。

3、高压水枪作业区域与海底电缆敷设区存在空间重叠，高速水流对邻近电缆本体产生动态流体冲击载荷，可能引发电缆绝缘层破裂、铠装变形甚至导体断裂等结构性损伤。

4、由于尚无成熟方法建立高压水枪流速与电缆应力之间的定量关系，运维人员无法预判特定流速下电缆的受力安全阈值；加之海底环境复杂，原位试验成本极高且难以提取精确应力数据。

5、因此，亟需开发一种高精度、低成本本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于：在步骤1.1）中，所述海底电缆的层状结构包括导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、铠装层及外护套，构建电缆几何模型时将导体简化为圆柱体，导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层合并为一层，铠装层简化为圆环体，各层的密度、弹性模量和泊松比与实际参数一致。

3.根据权利要求1所述的基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于：在步骤1.2）中，外流域四周设置为开放表面。

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【技术特征摘要】

1.基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于：在步骤1.1）中，所述海底电缆的层状结构包括导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、铠装层及外护套，构建电缆几何模型时将导体简化为圆柱体，导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层合并为一层，铠装层简化为圆环体，各层的密度、弹性模量和泊松比与实际参数一致。

3.根据权利要求1所述的基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于：在步骤1.2）中，外流域四周设置为开放表面。

4.根据权利要求1所述的基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于：在步骤1.5）中，相邻样本点间隔不超过0.2n。

5.根据权利要求4所述的基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于：高压水枪流速的样本数量m为不小于5的整数，流速范围划分为低压区和高压区，其中高压区样本点间隔小于低压区。

6.根据权利要求1所述的基于流固耦合模型的高压水枪冲击下海底电缆应力预测方法，其特征在于：在步骤2.2）中，计算各拟合模型的判定系数与均方差，选取大于0.9且均方差最小的模型作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙，乐彦杰，林军峰，阮天余，张磊，郑新龙，陈国志，李世强，徐蓓蓓，胡凯，张引贤，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司舟山供电公司，
类型：发明
国别省市：