AQWA計算的案例
ANSYS AQWA計算案例 | 海洋平臺波浪載荷的計算和傳遞
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分析方法
波浪運動是一個隨機過程，而通常結構物強度計算校核需要得到確定的結果，所以需要采取一定的分析方法對波浪載荷進行處理。目前規范中的使用方法主要是設計波方法。設計波通常是簡化的規則波，可以采用水動力軟件直接計算波浪對平臺的載荷。
波浪載荷的傳遞，并不僅僅是載荷的施加，還需要考慮水動力結構的網格模型和強度校核模塊的網格模型的差異，包括單元類型的差異、單元位置和形狀的差異。在載荷傳遞的過程中，需要考慮網格的匹配。
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波浪載荷計算與傳遞
一般來說，海洋平臺在海面上受到的與波浪相關的載荷包括靜水壓力、動水壓力和運動產生的慣性載荷。其中，靜水壓力可以在ANSYS Mechanical中直接施加，但是動水壓力和運動的慣性載荷需要采用水動力軟件計算。采用ANSYS AQWQ可以方便的計算出波浪的動水壓力以及海洋平臺運動產生的慣性載荷。
在ANSYS系列軟件中，要將AQWA計算的波浪載荷傳遞給Mechanical進行進一步的強度校核，可以采用兩種方法：
（1） 通過ANSYS AQWA-WAVE計算加載的APDL命令傳遞；
（2）通過中間格式文件采用OC系列命令傳遞。
文章來源：安世亞太
展開 [分析小品]封閉港口內的船舶運動
一艘船位于港口內，四周被堤壩圍攏，港口具有一個塢門，所要計算的內容為：堤壩消波能力、規則波作用下該船的運動情況、堤壩前波浪升高情況。這個問題可以說是我從業以來遇到的最復雜的水動力分析問題，主要難點有：
1）整個分析涉及到淺水條件下四個體的復雜水動力分析，計算結果是否滿足要求不能確定；
2）四個體中有三個體為堤岸，固定不動，一個體為船舶，自由漂浮。分析中對固定體需要考慮繞射作用，忽略輻射波；
3）對于堤岸消波作用需要進行獨立分析。
一、基本數據
船長140m，吃水6.2m，其在港中位置如圖所示。波浪入射角度如圖所示，覆蓋0~180度的范圍。
二、分析方法和流程
分析方法和流程：
1）對堤壩消波能力進行分析，確定合理的堤壩傾斜角度；
2）通過經典ANSYS建立模型，分別轉換為WAMIT模型格式；
3）編制計算文件，對固定體設定不計算輻射勢；
4）調整船的位置，進行水動力計算；
5）使用AQWA軟件進行計算，將二者計算結果與文獻計算結果進行對比。
三、分析結果
計算結果同文獻對比可以發現，WAMIT計算的結果還是比較準的，AQWA計算結果在響應幅值上相差很大，這也符合我對AQWA多體分析能力的預期---在處理復雜水動力問題時，AQWA的計算精度有限。
自由漂浮狀態縱蕩RAO
港內運動縱蕩RAO
參考文獻縱蕩計算結果
AQWA計算結果
題外話
這個分析最終結果與文獻分析結果接近，但具體精度不是很好講。從計算結果來看，入射波指向堤壩時，港內波浪情況非常復雜，船的運動響應并沒有一定的規律性。WAMIT能給出合理的結果是比較出乎我的意料的，從這個角度上來說，WAMIT不愧為水動力計算軟件的NO.1。
展開 AQWA中慣性矩的計算
源自AQWA轉動慣量的求法
AQWA中每個part都需要輸入基于重心的轉動慣量或回轉半徑，轉動慣量與回轉半徑的關系
式中I為轉動慣量；m為質量；K為回轉半徑
對于規則船舶
Beam為船寬；Length為船長；通過回轉半徑，可根據上式計算轉動慣量。
對于其他浮體
建立全模型，包括內部加筋、甲板、上層建筑等，考慮板厚和材料密度。常用的三維建模軟件（比如Catia、UG、Pro/E、SolidWorks）均能直接輸出轉動慣量Ixx、Iyy和Izz。ANSYSMechanical也能計算結構的轉動慣量。
源自《船舶耐波性》
橫向慣性半徑：
縱向慣性半徑：
源自《船舶原理》下
杜埃爾公式：
Zg為以基線算起的重心高度。
在模型試驗中，為保證慣性力相似，對實船慣性矩的估算多采用慣性半徑法，把船體縱搖慣性矩寫成：
通常取
文章來源：CFD流場分析
展開 【視頻教程】海工教程系列之AQWA入門--MPV船的水動力計算
【視頻教程】海工教程系列之AQWA入門--MPV船的水動力計算
講師：Nutshell
擅長領域：水動力 系泊定位 運動分析 安裝分析 立管分析 模型試驗等
專家檔案:http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402871
水動力計算模型
http://www.yqgqt.org.cn/content/doc/74c72143-b9a8-41c4-b279-ffbd5b627626
對視頻中有什么問題可以@我進行提問，看到我會盡量回答
展開 
【浮體分析小品】一艘小躉船的系泊分析與校核
委托方不能給出環境條件， 考慮到躉船服役期比較短，我根據以往經驗和APIRP2SK的要求給出了一組設計條件：
有義波高Hs=4.30m
譜峰周期Tp=10.5s
使用Jonswap譜，Gamma值1.80
一小時平均風速15m/s
流速0.93m/s
考慮到需要進行纜繩破斷計算，系泊系統設計成4X2，共8根，每包括兩跟系泊纜繩。
二、分析方法和流程
躉船水動力通過AQWA計算，系泊通過Orcaflex計算。系泊分析遵循API-RP-2SK規范進行，分為如下步驟：
1.使用AQWA-Line對平臺進行水動力計算，給出平臺的一階、二階波浪載荷，輻射阻尼、幅值相應算子RAO。使用全QTF法得出全QTF矩陣，以便對比分析是否存在二階淺水效應；
2.將AQWA-Line得到的水動力分析數據輸入到Orcaflex里面，建立系泊分析模型；
3.對比不同二階載荷分析方法計算結果，分析是否存在二階淺水效應；
4.針對設計海況進行系泊 ，考慮到平臺本身和系泊系統的對稱性，計算環境來向角度分別為0°、45°、90°。風浪流均為共線同一方向。根據API-RP-2SK推薦做法，每個工況進行5次不同波浪種子的計算，每次計算為3個小時。5次計算的平均值作為設計結果。分析工況包括平臺系泊系統完整工況及單根系泊纜破斷兩個主要工況。
三、分析結果
計算了三個環境來向作用下系泊系統完整、單根纜繩破斷狀態下系泊纜張力計平臺運動情況。
展開 分析系統各單元中英文對照及功能介紹
Hydrodynamic Diffraction：AQWA用于計算一個結構在規則或不規則波浪作用下的波浪力和結構運動，AQWA Hydrodynamic Diffraction用于對結構計算模型進行網格劃分。
Hydrodynamic Time Response：AQWA用于計算一個結構在規則或不規則波浪作用下的波浪力和結構運動，AQWA Hydrodynamic Time Response用于對結構計算模型施加海洋環境力（風、波浪、海流）。
2．流體分析系統
Fluid Flow (CFX)：流體分析（使用CFX），支持不可壓縮和可壓縮流體流動分析，支持復雜幾何的熱傳導分析。
Fluid Flow (FLUENT)：流體分析（使用FLUENT），支持不可壓縮和可壓縮流體流動分析，支持復雜幾何的熱傳導分析。
Fluid Flow (POLYFLOW)：流體分析（使用POLYFLOW），支持帶自由面的流體流動分析，支持復雜流變學分析（帶黏彈性的非牛頓流體）。
3．熱分析系統
Steady-State Thermal：穩態熱分析，用于計算一個物體在不隨時間變化的熱載荷作用下的溫度、熱梯度、熱流率和熱通量。
Thermal-Electric：穩態的熱-電傳導分析，計算電阻材料的焦耳熱，以及熱電學中的Seebeck效應、Peltier效應和Thomson效應。
Transient Thermal：瞬態熱分析，用于計算隨時間變化的溫度和其他熱工程量。
4．其他分析系統
Electric：電學分析，支持穩態電導分析。
Magneto Static：支持3D靜磁場分析，磁場可以由電流或永磁體產生。
展開 系泊失效后漂浮式風力機平臺動態響應研究
所以必須充分考慮作用于漂浮式風力機上的風波耦合作用，但是海工計算軟件AQWA無法實時計算漂浮式風力機風載荷的需求。
因此，本文通過對AQWA的二次開發，實現了AQWA與FAST(Fatigue,Aerodynamics,Structures,Turbulence,FAST）間實時的數據交換，AQWA計算出的平臺位置、速度及加速度等數據傳遞到DLL中，用于確定漂浮式風力機上部結構的動態響應，DLL中計算出的風載荷經由塔架作為外力傳遞到AQWA平臺上用于平臺響應的求解。
FAST求解時域運動方程過程采用預測-校正算法，故將其載荷傳遞到AQWA之前，需對FAST求出的載荷進行校正，當塔基為慣性坐標系原點時，塔基處平動與轉動載荷轉換如式（6）與式（7）所示。
式中，FAQWA和FFAST分別為AQWA和FAST中的平動力向量；MAQWA是平臺質心相對于AQWA慣性坐標系的力矩矢量；MFAST是在FAST中得到的相對于塔基局部坐標系作用于塔基的力矩向量。
3 不同位置系泊失效影響
如圖2所示：Barge平臺左側為迎風側，由四根系泊（3,4,5,6）固定。右側為背風側，由四根系泊（1,2,7,8）固定。在風與波浪方向固定的條件下，因各系泊方向不同，為平臺提供的恢復力大小也不相同，不同系泊失效后對漂浮式風力機的動態響應也存在差異。漂浮式風力機平臺的響應包括平動（縱蕩、橫蕩、垂蕩）與轉動（橫搖、縱搖、艏搖）。
3.1 平動響應
在風載荷與波浪載荷的共同作用下，Barge平臺不同系泊失效前后六個自由度動態響應和標準差如圖4和圖5所示。
圖4中三個時域圖分別表示在縱蕩、橫蕩及垂蕩三個自由度上系泊失效前后Barge平臺的動態響應曲線，其中，1600～3100s為系泊正常工作狀態，3100s時系泊失效，3100～4600s為系泊失效后平臺的動態響應。
展開 【直播】行業頂級專家帶來船舶與海洋工程水動力分析
什么是AQWA？
ANSYS AQWA作為ANSYS船舶與海洋工程行業專用仿真工具，用于計算船舶與海洋工程水動力學性能問題功能完備?？蓾M足桅、桁、EPSOs、TLPs、半潛水系統、停泊系統、救生系統等各種海面浮動結構的水動力學設計、分析需求。目前，AQWA已經整合到ANSYS Workbench平臺，用戶可以在workbench中建模、分網、求解與后處理。這種整合一方面使得水動力計算與結構計算可以在統一界面中完成，另一方面也可以實現不同求解器之間結果數據傳遞與模型信息繼承與共享。
課程內容
本場直播共分3講，行業頂級專家，傾情奉獻，干貨多多，重點是免費，免費，免費！
免費報名鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/live/10525
AQWA軟件入門與提高
第一講：目前主流商業水動力計算軟件情況介紹；
直播時間：7月4日 19:00
WAMIT、AQWA、MOSES、Orcaflex以及其他軟件的介紹，包括主要應用領域、功能、軟件優劣勢等
第二講：經典AQWA建模；
直播時間：7月11日 19:00
主要介紹通過經典ANSYS APDL建模和通過經典AQWA的Line plan功能建立船體模型。
第三講：經典AQWA水動力計算；
直播時間：7月18日 19:00
介紹通過經典AQWA進行浮體水動力計算的流程，阻尼修正、結果查看與后處理。
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船舶與海洋工程水動力分析
-AQWA軟件入門與提高
什么是AQWA
ANSYS AQWA作為ANSYS船舶與海洋工程行業專用仿真工具，用于計算船舶與海洋工程水動力學性能問題功能完備?？蓾M足桅、桁、EPSOs、TLPs、半潛水系統、停泊系統、救生系統等各種海面浮動結構的水動力學設計、分析需求。目前，AQWA已經整合到ANSYS Workbench平臺，用戶可以在workbench中建模、分網、求解與后處理。這種整合一方面使得水動力計算與結構計算可以在統一界面中完成，另一方面也可以實現不同求解器之間結果數據傳遞與模型信息繼承與共享。
課程內容
本場直播共分3講，超多課時，干貨多多，重點是免費，免費，免費！
老師還開啟了船舶與海洋工程水動力分析的線下專題課程
（點我了解線下專題課程）
第一講：目前主流商業水動力計算軟件情況介紹
直播時間：7月4日 19:00
WAMIT、AQWA、MOSES、Orcaflex以及其他軟件的介紹，包括主要應用領域、功能、軟件優劣勢等
第二講：經典AQWA建模
直播時間：7月11日 19:00
主要介紹通過經典ANSYS APDL建模和通過經典AQWA的Line plan功能建立船體模型。
第三講：經典AQWA水動力計算
直播時間：7月18日 19:00
介紹通過經典AQWA進行浮體水動力計算的流程，阻尼修正、結果查看與后處理。
展開 AQWA格式命令詳解
Stage 4 – 主分析參數定義 decks9~20
Stage 5 – 主分析過程
ALEAST 與AQWA-LINE 相關. 在NAUT 運行時會自動調用AQWA-LINE 的計算結果，他會輸入數據后的NAUT同時運行。
09 NONE
deck9是用于定義漂流頻率（drift frequency）下的附加質量和阻尼，以及由于結構在漂流頻率下yaw運動引起的的非線性拉力應用模塊：FER用于時域下計算漂移頻率運動，注意不能用它計算波浪頻率運動（wave frequency motion）
AQWA-DRIFT用于計算時域漂移頻率與運動
AQWA-LIBRIUM 用于計算漂移頻率運動下的動穩定性，不能用于計算靜態平衡位置
AQWA-NAUT本卡片不可用
AQWA-LINE AQWA-LINE May be input for scaling (seeSection 4.16L).
【格式舉例：】
DRM1
09FIDA 1.0373E6 1.5702E7 1.0E12 1.0E15 1.0E15 2.2564E11
09FIDD 1.80E5 1.80E6 1.0E10 1.0E13 1.0E13 1.00E10
END09YRDP 4 305 2500.0
DRM1指結構1
FINA-依頻率的附加對角線質量。在每種頻率，每個角度的自由度情況下，這個值加上由程序算得的附加質量
FIDA - 與頻率無關的其他附加對角線質量。在每種頻率，每個角度的自由度情況下，這個值加上由程序算得的附加質量
FIDD-按頻率的附加對角線衰減阻尼。所有頻率每個角度自由度的阻尼值均由程序自動計算。
YRDP-首搖（YAW）率拉力參數。
展開 基于AQWA的水下大尺度拖纜空間形位仿真分析
采用Workbench15.0平臺下的Design Modeler軟件導入外部CAD文件，模型為漂浮于水面的船舶外殼，船尾處于坐標原點，X正方向指向船首，在AQWA水動力分析前處理模塊中對纜索單元、材料和截面等參數進行定義，采用AQWA-Librium分析模塊進行求解。為掌握海況對拖曳陣纜的影響，分別考慮2種應用模式；一種是無海況疊加，簡稱穩態；另一種是有海況疊加，簡稱動態。當拖船中低航速航行時，一般可認為其深沉運動是隨著波浪起伏的跟隨運動，其深沉位移由波高和船體結構等因素決定，而拖纜是具有一定剛性的力學承重繩，在水中是非完全柔性正弦波繩，為結合實際應用情況，在仿真過程中綜合考慮拖纜與船舶的耦合影響，將拖船與拖纜視為相互作用的整體，海浪同時作用于拖纜和拖船上。在動態模式下，采用AQWA時域分析模塊計算船舶在不同航速、四級海況下的運動響應，四級海況僅考慮不規則波的作用，采用海洋工程行業常用的Pierson-Moskowitz波譜[7]（以下簡稱P-M波譜）模擬四級海況下的不規則波浪，P-M波譜的相關參數見表3。
表3 四級海況下P-M波譜的相關參數
由于該拖纜系統主要在中高航速情況下應用，因此主要對4種典型航速（6 kn、12 kn、14 kn和18 kn）進行仿真計算，圖2～圖5為穩態工況下纜索的空間形位。
圖2 6 kn航速下纜索的空間形位
圖3 12 kn航速下纜索的空間形位
圖4 14 kn航速下纜索的空間形位
圖5 18 kn航速下纜索的空間形位
從圖2～圖5中可提取纜索懸垂深度和傳輸纜與感知纜交界處的水深，并能計算拖纜端頭傾斜角。船尾端纜索的張力最大；纜索末端是完全自由的，張力應為零。
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非對稱半潛式起重平臺系泊系統特性研究
摘要: 針對一個具有非對稱下浮體結構的新型半潛式起重平臺，基于三維勢流理論，采用水動力計算軟件Aqwa，根據系泊系統設計標準，對該平臺的懸鏈式系泊系統進行布置并進行3h時域系泊模擬?？紤]3種不同的風浪流海況，研究此平臺的系泊系統特性。研究發現8根系泊纜方案較12根系泊纜方案更為經濟且能滿足性能要求，最后針對8根系泊纜方案選取了5種懸鏈松弛度，對比找出最佳松弛度，發現最佳松弛度為7.5。
關鍵詞：非對稱半潛式起重平臺；勢流理論；系泊系統；懸鏈松弛度
0 引言
半潛式平臺擁有優良的運動性能，在海上石油勘探、開采方面得到了廣泛的應用[1–2]，半潛式起重支持平臺在海上石油開發過程中有著不可替代的作用[3]。
本文研究的新型半潛式起重平臺（非對稱）（見圖1），與傳統的半潛平臺結構上有很大區別。結構關于中縱剖面非對稱，2臺起重機同時安裝在大浮筒一側，雙機同時作業時能有效靈活地調節起重平臺與被安裝平臺的距離，顯著提升作業效率。箱型上層單元主要是居住單元，艙室可容納750人[4]。平臺總排水量58206t，主浮筒長為137.75m，寬19.5m，高12m；副浮筒長為122m，寬13.5m，高12m。與之相對應的，主支柱長為22.5m，寬19.5m，高18m；支腿支柱長為16.5m，寬13.5m，高18m。箱型上層船體總長為81m，寬81m，高12.8m。平臺的具體主尺度參數如表1所示。
半潛式平臺系泊系統特性研究對于平臺及系泊的結構設計和性能優化具有重要意義。因為時域迭代的方法計算時間較長，為了做到平衡精度和效率，文獻[5–8]提出了一些有效的完全耦合計算方法。
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