今日多媒质虚拟媒质法及其在

多媒质虚拟媒质法及其在

地下通信电缆电磁屏蔽计算中的应用分类号：TM153 文献标识码：A

文章编号： (2000) MULTI-MEDIA FICTITIOUS METHOD

AND ITS APPLICATION IN ELECTROM目前AGNETIC SHIELDING CALCULATIONS

FOR THE UNDERGROUND TELECOMMUNICATION CABLEZOU Jun， YUAN Jian-sheng， MA Xin-shan

(它常常既是推动力又是阻力Tsinghua University，Beijing 100084突破产业化制备瓶颈，China)ABSTRACT：A fictitious media method is presented, which takes locally non-uniform media characters into account in the multi-media region. The pertinent electromagnetic shielding analysis of underground telecommunication cables is carried out by means of this numerical algorithm. For an arbitrary profile consisting of several media, the finite element meshing is merely confined to the ficti87聚合物乳液建筑防水涂料tious media region, so the prominent advantages of this method are requiring much less computer memories and saving large amount of computing time.

KEY WORDS：fictitious media; telecommunication cable; electromagnetic shielding1 引言 地下通信电缆的电磁屏蔽计算是一项十分有意义的工程应用课题。通信电缆结构复杂，在电磁屏蔽分析计算时，解析求解困难；若采用数值计算方法，由于地下通信电缆位于半无限大均匀媒质(大地)中，直接应用有限元法将面临开域边界问题。因此，实际计算时，只能在一定的假设下得到地下通信电缆电磁屏蔽近似计算公式［1］。从媒质分布的特点来看，通信电缆的存在使得空气—大地所构成的半无限大空间出现媒质参数局部不均匀的区域。对于这类问题，采用虚拟媒质法处理有其方便之处。笔者在虚拟媒质法的建立和应用中曾做过一些研究工作［2～3］，但仅为单一媒质情况。在此基础上，本文针对地下通信电缆媒质分布特点，建立了多媒质情况下的虚拟媒质法，同时应用该方法进行了地下电缆电磁屏蔽特性的计算。2 计算方法 以铝包钢带铠装通信电缆电磁屏蔽计算为例，其与地下电力电缆平行接近时所构成系统的截面示意图如图1所示。根据图2所示通信电缆的结构特点，计算场域分为以下区域：①铝包内媒质区域(媒质设为空气)；②铝包区域；③铝包和钢带铠装之间媒质区域(媒质设为空气)；④钢带铠装区域；⑤钢带铠装外大地区域。若忽略位移电流影响，每个区域的媒质参数可为(σi，vi)，其中σi和vi分别为第i区域媒质电导率和磁阻率。设通信电缆和电力电缆平行接近，则可按二维场处理。建立坐标系如图1所示。设A＝Ak，则第i区满足如下方程(1)实验数据现在也将作为BigMax的1部份图1 地下通信电缆、电力电缆结构示意图

Fig.1 Profile diagram of the telecommunication cable and power cable图2 通信电缆-大地是独立于液压万能实验机的1种力学装备系统计算场域示意图

Fig.2 Schematic diagram of calculation field regions between the telecommunication cable and the earth 以土壤媒质(σ5，v5)作为基准媒质，区域①～④满足的方程可改写为即 () () (3)式中 和为i区虚拟媒质的等效参数；Ji为i区等效电流密度，包括i区的等效电流面密度及其边界上的