【正文】 NOTE:在 AQWA DIRT中可以輸入波高時間歷程曲線（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。 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。對于給定的波方向，周期和頻率，它讀取壓力和運動形式的結(jié)果，并且自動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。 添加標(biāo)題 19 2022/2/7 AQWA模塊介紹 ? AQWA－ DRIFT：具有隨機波包括慢漂流的時域，還包括耦合纜索動力學(xué)，理論基礎(chǔ)是二階力，時域非線性。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。如多個波浪狀況一起計算的到統(tǒng)計結(jié)果。DAY4 DAY2 添加標(biāo)題 18 2022/2/7 AQWA模塊介紹 ? AQWA－ LINE：計算波浪力及結(jié)構(gòu)的響應(yīng)計算的水靜力學(xué)程序 用于 3D繞射 /散射分析可以計算分析時考慮 2階波浪力） ? AQWA－ FER: 具有隨機波的頻域分析，還包括耦合纜索動力學(xué)分析功能。 ? 二維切片理論劣勢： ?平面勢流理論，忽略浮體三維效應(yīng)，海洋工程一般不滿足細(xì)長體假設(shè) ?剖面載荷和脈動壓力精度不夠，對海洋工程兩者很重要 添加標(biāo)題 14 2022/2/7 引言 ? 解決兩個問題： ? 三維浮體波浪載荷的計算： ?與二維勢流理論不同的是，此方法把平臺結(jié)構(gòu)作為一個整體，在平臺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)值計算方法求解平臺在波浪中受到的載荷。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算的發(fā)展經(jīng)歷了一個從二維方法到三維方法 ： ? 二維切片理論優(yōu)點： ?可以實現(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，它可以對不同的波長、浪向和航速進行同樣的計算，應(yīng)用頻譜分析方法，還可以預(yù)報船舶在給定波譜下的運動，對搖蕩運動預(yù)報準(zhǔn)確。 ?波浪力考慮二階波浪力 ?而對橫撐等小尺寸構(gòu)件采用 Morison方程計算 ? 載荷加載到有限元模型中，實現(xiàn)浮體結(jié)構(gòu)強度校核 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 時域分析法 運動響應(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。水動力學(xué)包括的非線性項線性化。結(jié)構(gòu)運動譜分析能力（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 /動穩(wěn)定性分析。 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)以及動態(tài)平衡分析，分析時候考慮風(fēng)浪流聯(lián)合作用。可以分析 隨機波 的結(jié)構(gòu)運動已經(jīng)懸鏈線拉力的時域非線性程序 ? 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。 Response Curves Shear Force amp。 Diffracted wave surface 勢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。 k: 波數(shù) ) AQWA LINE, LIBRIUM, FER, DRIFT, NAUT （可選）都會用到 ? STOKES二階波 a = A cos (ωt + kx) + k A178。 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。非均勻流。波浪是一隨機性運動，很難在數(shù)學(xué)上精確描述。 ? 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。 ? 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。 ? 譜分析法：利用海浪譜進行波浪荷載計算、結(jié)構(gòu)疲勞和動力響應(yīng)分析的一種方法。海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的有 PM和聯(lián)合 (JONSWAP)譜。 ? 使用莫里森方程求解 ? 如果不滿足細(xì)長管，用三維勢流理論。其它程序只能算有限水深 ） ? 頻率算法 ? 結(jié)構(gòu)由很多面單元組成 ? Source distribution approach (boundary integration method)邊界積分算法 ? Mean drift forces平均慢漂力 : ● Far field momentum theory。 ● Near field pressuremotion integration method。 ? 單元數(shù)量選擇： 船頭 2千到三千計算近場的結(jié)果基本滿足工程要求。 4千： 8小時。 ? Full QTF matrix (difference amp。 ? 多體水動力學(xué)交互作用計算 ? Forward speed： 有航速的 水動力計算。因此整個流體可以用勢函數(shù)表示。拉普拉斯方程 ? Body boundary condition：不滲透的條件，即結(jié)構(gòu)速度和流體速度在法向上速度一樣。 自由表面：兩種流體密度差別很大時，形成自由表面。 ? 為了使方程在無窮遠(yuǎn)處有解，需要引入一個無窮遠(yuǎn)的地方的遠(yuǎn)場條件，以保證無限遠(yuǎn)處有外傳波 02 ???? ??? gzw a te rsh al lowfo rbe dse adzatzw a te rd ee pfo rzw h e n)(00????????????添加標(biāo)題 136 2022/2/7 AQWALINE介紹 p o t e n t i a lo r d e r 2 n d..M o m e n t u m..onA c c e l e r a t i).(B e r n o u l l i.i n t e g r a lWa t e r l i n e)c o s (.000)2(..214141)(??????????????????????SjisjiSjiSWLjijiijdSntXgRMdSntXdSndlngP?????????????)(?ijQ 同上表達式 添加標(biāo)題 137 2022/2/7 AQWALINE介紹 ? 壓力以及 1階波浪力的求解 ：結(jié)構(gòu)上的每個面元求解采用線性泊努利方程 ? 對整個結(jié)構(gòu)表面進行積分可以得到 1階波浪力 tp ???? ??添加標(biāo)題 138 2022/2/7 二階波浪力的考慮 ? 二階波浪力包括二階平均漂移力、差頻力和和頻力三部分 ? 錨泊的深水半潛式平臺，二階波浪力在數(shù)值上比一階力小得多，但由于波浪本身的非線性相互作用會產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)物的差頻作用，又由于錨泊系統(tǒng)水平方向的回復(fù)力和阻尼力都很小，即其對應(yīng)的固有周期較大，結(jié)構(gòu)物會在二階平均漂移力和差頻二階力的作用下產(chǎn)生強烈的共振。 ? 常用的二階平均漂移力計算方法有兩類 ? 一類是基于動量 —能量守恒的遠(yuǎn)場積分法，另一類是基于壓力積分的近場積分法。 添加標(biāo)題 139 2022/2/7 AQWALINE介紹 ? 2階平均慢漂力計算 ? 遠(yuǎn)場求解（動量能量守恒）（ momentum conservation method） SR: vertical cylindrical boundary surrounding the structure in the flow field with a large radius R, 大直徑流場內(nèi)，環(huán)繞結(jié)構(gòu)圓柱體垂直邊界 ?:環(huán)繞結(jié)構(gòu)表面以及 SR 的 fluid體積 更高的精度 Horizontal force/moment only只求解垂直方向的力 /力矩 只能求解單個結(jié)構(gòu)（或是不考慮結(jié)構(gòu)之間的交互作用情況下的多體） SdpdSVVdtVSdpdVdtdFRRRS