【正文】 11 2022/2/7 ANSYS AQWA/ASAS 基礎(chǔ)培訓(xùn)一 添加標(biāo)題 12 2022/2/7 基礎(chǔ)培訓(xùn)二 ? AQWA 模塊介紹 ? AQWA理論介紹 ? AQWALINE建模 ? AGS界面介紹之一 添加標(biāo)題 13 2022/2/7 引言 ? 海洋工程浮體波浪載荷計(jì)算的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)從二維方法到三維方法 ： ? 二維切片理論優(yōu)點(diǎn)： ?可以實(shí)現(xiàn)得到船體剖面剪力、彎矩及濕表面的壓力分布。 ?更為重要的是，它可以對(duì)不同的波長(zhǎng)、浪向和航速進(jìn)行同樣的計(jì)算，應(yīng)用頻譜分析方法，還可以預(yù)報(bào)船舶在給定波譜下的運(yùn)動(dòng)，對(duì)搖蕩運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。 ? 二維切片理論劣勢(shì)： ?平面勢(shì)流理論，忽略浮體三維效應(yīng)，海洋工程一般不滿足細(xì)長(zhǎng)體假設(shè) ?剖面載荷和脈動(dòng)壓力精度不夠，對(duì)海洋工程兩者很重要 添加標(biāo)題 14 2022/2/7 引言 ? 解決兩個(gè)問題： ? 三維浮體波浪載荷的計(jì)算： ?與二維勢(shì)流理論不同的是，此方法把平臺(tái)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體，在平臺(tái)水下部分的表面上劃分網(wǎng)格，根據(jù)三維源匯分布理論，采用面元數(shù)值計(jì)算方法求解平臺(tái)在波浪中受到的載荷。 ?波浪力考慮二階波浪力 ?而對(duì)橫撐等小尺寸構(gòu)件采用 Morison方程計(jì)算 ? 載荷加載到有限元模型中，實(shí)現(xiàn)浮體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核 添加標(biāo)題 15 2022/2/7 AQWA模塊介紹 LIBRIUM FER NAUT DRIFT LINE 模塊之間相互關(guān)系 WAVE ASAS (FE model) 波浪力 通過 wave傳遞波浪力 頻域分析法 時(shí)域分析法 運(yùn)動(dòng)響應(yīng) 變形響應(yīng) 添加標(biāo)題 16 2022/2/7 AQWA模塊介紹 LIBRIUM WAVE ASAS (FE model) 模塊之間相互關(guān)系 ANSYS AGS FER NAUT DRIFT LINE EXCEL FEMGV DAY1 添加標(biāo)題 17 2022/2/7 AQWA模塊介紹流程 LIBRIUM WAVE ASAS (FE model) ANSYS AGS FER NAUT DRIFT LINE EXCEL FEMGV DAY3amp。DAY4 DAY2 添加標(biāo)題 18 2022/2/7 AQWA模塊介紹 ? AQWA－ LINE：計(jì)算波浪力及結(jié)構(gòu)的響應(yīng)計(jì)算的水靜力學(xué)程序 用于 3D繞射 /散射分析可以計(jì)算分析時(shí)考慮 2階波浪力） ? AQWA－ FER: 具有隨機(jī)波的頻域分析，還包括耦合纜索動(dòng)力學(xué)分析功能。水動(dòng)力學(xué)包括的非線性項(xiàng)線性化。如多個(gè)波浪狀況一起計(jì)算的到統(tǒng)計(jì)結(jié)果。結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)譜分析能力（波浪頻率或是慢漂頻率）隨即波情況下懸鏈線張力分析 ? AQWA－ LIBRIUM：包括停泊線的靜 /動(dòng)穩(wěn)定性分析。定義平衡位置，為 AQWA, FER, DRIFT, NAUT輸出平衡位置，初步的停泊設(shè)計(jì)。 可以輸出結(jié)構(gòu)平衡位置已經(jīng)回覆力 (矩 )傾覆力（矩 ),特征值模態(tài)以及動(dòng)態(tài)平衡分析，分析時(shí)候考慮風(fēng)浪流聯(lián)合作用。 添加標(biāo)題 19 2022/2/7 AQWA模塊介紹 ? AQWA－ DRIFT：具有隨機(jī)波包括慢漂流的時(shí)域，還包括耦合纜索動(dòng)力學(xué)，理論基礎(chǔ)是二階力，時(shí)域非線性。可以分析 隨機(jī)波 的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)已經(jīng)懸鏈線拉力的時(shí)域非線性程序 ? AQWA－ GS(GRAPHIC SUPERVISOR): 圖形用戶界面，封裝了 1至5模塊 ? AQWA－ WAVE：是 AQWALINE和 ASAS間的聯(lián)接程序。對(duì)于給定的波方向，周期和頻率，它讀取壓力和運(yùn)動(dòng)形式的結(jié)果，并且自動(dòng)地作為壓力和加速度應(yīng)用到 ASAS /ANSYS有限元模型中 添加標(biāo)題 110 2022/2/7 Moored Tanker Semi Sub 典型 AQWA 模型 添加標(biāo)題 111 2022/2/7 Transportation FPSO Spar Ship in channel 典型 AQWA模型 添加標(biāo)題 112 2022/2/7 ANSYStoAQWA 界面 添加標(biāo)題 113 2022/2/7 AGS 型線網(wǎng)格生成 添加標(biāo)題 114 2022/2/7 Force amp。 Response Curves Shear Force amp。 Bending Moment AGS 后處理工具 添加標(biāo)題 115 2022/2/7 Pressure contour Wave surface contour 船體周圍浪的變化形式。 Diffracted wave surface 勢(shì)表面以下的壓力變化 AGS 后處理 添加標(biāo)題 116 2022/2/7 基礎(chǔ)培訓(xùn)二 ? AQWA 模塊介紹 ? AQWA理論介紹 ? AQWALINE介紹 ? AGS界面介紹之一 添加標(biāo)題 117 2022/2/7 AQWA理論 ? AQWA全局坐標(biāo)系 ： ? 它是固定參考軸系（ Fixed Reference Axes ） : ? 原點(diǎn)在靜水線面上 ? X方向：從船尾到船頭 ? Y方向：在船舶寬度方向上。 ? Z方向：船吃水高度方向 NOTE:節(jié)點(diǎn)數(shù) 15000，水下勢(shì)表面單元 8000 0 z y . x 添加標(biāo)題 118 2022/2/7 AQWA理論 ? AQWA風(fēng)浪流方向說明 ： ? 在 AQWA風(fēng)浪流的方向指的是其傳播方向 ? 風(fēng)浪流方向角是指風(fēng)浪流傳播方向與 x軸逆時(shí)針方向的夾角 ? 在 AQWA中定義風(fēng)浪流方向只需輸入方向角度（度）即可 X axis Wave direction (or current, wind) positive angle入射波波角 Y 添加標(biāo)題 119 2022/2/7 AQWA理論 ? AQWA輸入文件中風(fēng)浪流方向編輯規(guī)則 ? 原點(diǎn)在靜水線面上 ? 方向角度必須按照升序排列 ? 對(duì)于非對(duì)稱結(jié)構(gòu)可以輸入 180至 180度方向角 ? 對(duì)于關(guān)于 x軸對(duì)稱（ symx）結(jié)構(gòu)可以輸入 0至 180度方向角 ? 對(duì)于同時(shí)關(guān)于 x軸， y軸對(duì)稱（ symx和 symy）結(jié)構(gòu)可以輸入 0至 90度方向角 ！ NOTE:對(duì)稱只對(duì)面單元有效對(duì)其他單元要建整體模型 y x v q 添加標(biāo)題 120 2022/2/7 AQWA理論 ? AQWA相位角（ phase angle） ? 原點(diǎn)在靜水線面上 ? 在 AQWA中，相位角 (Φ in degrees) 與時(shí)間差分的關(guān)系： (dt= Φ*T/360, T 是波浪周期 ). ? In AQWA, the (Φ in degrees) of a parameter defines the time difference (dt) from the time when the wave crest is at the CoG of the structure to the time when the parameter reaches its peak value. (dt= Φ*T/360, where T is the wave period). ?負(fù)的相位角表明滯后于波浪行進(jìn)方向 添加標(biāo)題 121 2022/2/7 AQWA理論 ? 波浪形式： ? 規(guī)則波 AQWA LINE NAUT (缺省設(shè)置）可以用到 ? 隨機(jī)波 以波浪譜的形式定義 AQWA LIBRIUM FER DRIFT NAUT 可以用到 NOTE:在 AQWA DIRT中可以輸入波高時(shí)間歷程曲線（面） 添加標(biāo)題 122 2022/2/7 AQWA理論 ? 規(guī)則波浪類型 ? AIRY線性波 a = A cos (ωt + kx) (ω: 頻率 radians/sec。 k: 波數(shù) ) AQWA LINE, LIBRIUM, FER, DRIFT, NAUT （可選）都會(huì)用到 ? STOKES二階波 a = A cos (ωt + kx) + k A178。 cos2(ωt + kx) 一階項(xiàng) 二階項(xiàng) AQWA NAUT 缺省波浪類型 添加標(biāo)題 123 2022/2/7 AQWA理論 ? AQWA支持的隨機(jī)波譜 ? PM spectrum ? JONSWAP spectrum ? User defined spectrum ? Gaussian spectrum for Cross Swell NOTE:隨機(jī)波浪有以下兩種形式 : a. Long crested waves長(zhǎng)峰波 。 b. Short crested waves短峰波 , ie a spread sea (only for AQWA LIBRIUM and FER) 添加標(biāo)題 124 2022/2/7 AQWA理論 ? AQWA支持的風(fēng)載荷 ? Uniform wind：均勻風(fēng) ? Ochi and Shin wind spectrum：風(fēng)隨海平面力、能量是變化的。 ? API wind spectrum ? NPD wind spectrum ? Userdefined wind spectrum ? AQWA支持的流類型 ? Uniform current：均勻流 ? Profiled current velocity：從海的到水平面是變化的。非均勻流。 添加標(biāo)題 125 2022/2/7 AQWA理論 ? 波浪載荷概述 ? 波浪荷載是由波浪水質(zhì)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的。波浪是一隨機(jī)性運(yùn)動(dòng)，很難在數(shù)學(xué)上精確描述。 ? 當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件（部件）的直徑小于波長(zhǎng)的 20％時(shí)，波浪荷載的計(jì)算通常用半經(jīng)驗(yàn)半理論的美國(guó)莫里森方程 ? 大于波長(zhǎng)的 20％時(shí)，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)對(duì)入射波場(chǎng)的影響 ,考慮入射波的繞射 ,計(jì)算時(shí)用繞射理論求解。 ? 影響波浪荷載大小的因素很多，如波高、波浪周期、水深、結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、群樁的相互干擾和遮蔽作用以及海生物附著等 添加標(biāo)題 126 2022/2/7 AQWA理論 ? 波浪載荷概述 ? 波浪荷載常用特征波法和譜分析法確定。對(duì)一些特殊形狀或特別重要的海洋工程結(jié)構(gòu)，除了用上述的方法進(jìn)行計(jì)算分析外，還應(yīng)進(jìn)行物理模型試驗(yàn)，以確定波浪力。 ? 特征波法： 選用某一特征波作為單一的規(guī)則波，并以它的參數(shù)（有效波高、波浪周期、水深）和結(jié)構(gòu)的有關(guān)尺寸代入莫里森方程或繞射理論的公式，求出作用在結(jié)構(gòu)上的波浪力。此法簡(jiǎn)便易行，在海洋工程設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用。 ? 譜分析法：利用海浪譜進(jìn)行波浪荷載計(jì)算、結(jié)構(gòu)疲勞和動(dòng)力響應(yīng)分析的一種方法。把波浪作為隨機(jī)性的、由許多不同波高和波周期的規(guī)則波線性迭加而成的不規(guī)則波，用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法收集、分析處理波浪觀測(cè)數(shù)據(jù)，由于它能較精確地反映波浪的能量分布規(guī)律，所以是一種比較理想的方法。海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的有 PM和聯(lián)合 (JO