[发明专利]复合海缆载流量计算方法

权利要求书

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。

2.如权利要求1所述的复合海缆载流量计算方法，其特征在于，所述步骤1中敷设环境包括环境温度，复合海缆周围介质，土壤介质的热阻系数，流体与复合海缆表面的对流换热情况；环境温度包含埋深处土壤的温度、海水与空气的温度；复合海缆周围介质包含土壤、海水、空气。

3.如权利要求1所述的复合海缆载流量计算方法，其特征在于，所述步骤2中物理性能参数的物理性能参数包含：密度、比热容、热传导系数。

4.如权利要求1所述的复合海缆载流量计算方法，其特征在于，所述步骤7中计算光电复合海缆的温度场分布的计算公式如下： 

             （1）

式中，p为材料的密度，单位kg/m3；c为材料的比热，单位J/(kg·℃)；T为物体的瞬态温度，单位℃；τ为过程进行的时间，单位s；λ为材料的导热系数，单位W/(m·℃)；qv为材料的内热源，单位W/m3。