Моделирование температурного поля и численный анализ распространения тепла в кабельных муфтах с использованием медно-графеновой защиты
Ошхунов М.М, Энес А.З.
Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, Нальчик
Ключевые слова: температурное поле, метод конечных элементов, математическая модель, кабельные муфты, кабельные линии, медно-графеновый композит.
Аннотация. В статье предлагается математическая модель и численный анализ методом конечных элементов температурного поля в кабелях с полиэтиленовой изоляцией и соединительными муфтами, проложенными в грунте. Разбиение на конечно-элементную сетку и расчеты тепловых потоков проводились с использованием программного комплекса "COMSOL". Разработанная модель позволяет анализировать токовые нагрузки в кабельных линиях с муфтовым соединением и предсказывать температурные режимы в процессе эксплуатации. На основе результатов численного анализа модели разработаны методы снижения температуры в местах соединений. Для улучшения теплоотвода предлагается оптимизация конструкции кабельной муфты с использованием медно-графенового композита. В результате численного анализа выявлено, что применение медно-графеновых композитов способствует уменьшению температуры в кабельной системе и предотвращению перегревов за счет высокой теплопроводности материала. Таким образом, использование таких композитов в кабельных муфтах способствует повышению долговечности и обеспечивает более надежную работу кабельных систем.
Temperature field modeling and numerical analysis of heat propagation in cable joints using copper-graphene protection
Oshkhunov M.M., Enes A.Z.
Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov, Nalchik
Keywords: temperature field, finite element method, mathematical model, cable couplings, cable lines, copper-graphene composite.
Abstract. The article proposes a mathematical model and numerical analysis using the finite element method of the temperature field in cables with polyethylene insulation and couplings laid in the ground. Partitioning into a finite element mesh and heat flow calculations were carried out using the COMSOL software package. The developed model makes it possible to analyze current loads in cable lines with a coupling connection and predict temperature conditions during operation. Based on the results of numerical analysis of the model, methods have been developed to reduce the temperature at the joints. To improve heat dissipation, optimization of the cable coupling design using a copper-graphene composite is proposed. As a result of numerical analysis, it was revealed that the use of copper-graphene composites helps to reduce the temperature in the cable system and prevent overheating due to the high thermal conductivity of the material. Thus, the use of such composites in cable joints improves durability and ensures more reliable operation of cable systems.