3D расчёт ёмкостных и индукционных характеристик подводных кабелей в COMSOL Multiphysics®

Численный анализ систем силовых кабелей представляет собой актуальное и активно развивающееся направление исследований. В нём сочетаются передовые научные идеи, инженерная практика, и эмпирические модели. Важным критерием является стоимость производства и долговечность системы. Кабельная промышленность, как правило, придерживается консервативных взглядов — и на то есть веские причины. Замена неисправного подводного кабеля может быть чрезвычайно дорогостоящей — до нескольких сотен миллионов долларов США на замену и десятки миллионов долларов на ремонт. Типичная конструкция рассчитана на срок службы порядка сорока лет. Чтобы обеспечить хорошую рентабельность инвестиций, отрасль, как правило, действует консервативно: в значительной степени полагается на эмпирические правила, запасы надёжности, анализ жизненного цикла и стандарты, как те, что сформулированы Международной электротехнической комиссией. Однако в то же время возросли доступность и объём вычислительных ресурсов. При изучении работ по этому направлению нельзя не заметить сильную корреляцию между годом публикации и уровнем детализации, реализованным в численных моделях. В частности, введение т.н. периодичности со скручиванием (в англ. twisted periodicity) и периодичности с усечённой скруткой (в англ. short-twisted periodicity) оказалось критически важным: полностью детализированный 3D-расчёт кабеля теперь возможно провести буквально в течении нескольких минут на относительно дешевом расчётном оборудовании (а не в...