AQWA系泊分析
關注創建者：海上追風 創建時間：2023-01-31
AQWA系泊分析的視頻教程
AQWA軟件企業培訓（7） AQWA-line多體耦合水動力分析與駐波抑制
； 9.AQWA-Wave簡要介紹與例子； 10.Workbench AQWA建模、分析與批處理。
￥40 1小時28分鐘 61播放
查看
AQWA軟件企業培訓（9） Workbench AQWA建模、分析與批處理
； 9.AQWA-Wave簡要介紹與例子； 10.Workbench AQWA建模、分析與批處理。
￥50 1小時41分鐘 231播放
查看
AQWA系泊分析的實例教程
在系泊方面，KIM等[4]針對一種FPSO進行系泊系統時域耦合，分析了不同風浪下的浮體運動響應和系泊動力分析，并與試驗數據作對比。TANG等[5]通過建立網箱的時域數值模型，分析破損系泊系統下網箱的運動情況及系泊力的變化。LIN等[6]通過AQWA軟件對半潛式浮式平臺進行水動力性能及系泊系統分析，并研究了系泊對平臺水動力的影響。結合前人所研究的結論，馬勇等[7]考慮了水輪機、風力機與平臺的相互作用；郭小天等[8]針對潮流能發電裝置在各種外載荷下的運動性能，合理地設計了適用于潮流能發電站的彈性索-錨鏈組合系泊系統。周丙浩等[9]利用Fortran對AQWA進行二次開發，研究風力機、水輪機與平臺的耦合運動效應。
本文以“海洋漁場1號”為母型設計了一型半潛式海洋牧場養殖裝置，結合海洋能源利用和漁業養殖，在海洋牧場上安裝風力機和潮流能水輪機。根據平臺結構設計的2種系泊系統，利用間接時域分析法進行時域水動力性能的分析。研究成果可為海洋牧場系泊系統設計提供有效依據，為未來海洋牧場與能源綜合利用平臺的設計建造提供參考。
01
計算理論及模型
1.1 時域計算方法
對于研究浮體在波浪下的運動問題，首先需要求解流場速度勢[10]。通過線型疊加入射勢、輻射勢及繞射勢，以此來表示浮體周圍流場的總速度勢：
式中：Φ1(x,y,z,t)為入射波速度勢；ΦR(x,y,z,t)為輻射速度勢；ΦD(x,y,z,t)為繞射速度勢；(x,y,z)為流場中的位置坐標；t為時間。
展開 基于AQWA的軟剛臂系泊FPSO與穿梭油輪旁靠示例（含dat文件）
前幾個月做了一個小躉船的系泊分析，這里發個簡單介紹跟大家分享一下經驗。
一、基本數據
躉船排水量30噸，如圖所示。
服役地點在中國南海中南部。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 圖1 不同配重重量對系泊纜恢復力特性影響
FPSO系泊系統采用分組布置，具體為4根系泊纜為一組，分為三組，整個系泊系統由12根系泊纜組成，單組中纜繩間距4°，每組纜繩間距108°。
圖2 系泊布置
根據ABS規范對于單點系泊系統系泊分析環境角度組合建議，對兩種系泊半徑系泊布置進行掃略分析。為了快速得到設計值，分析中采用Ariane作為分析軟件。計算結果表明：當FPSO壓載時纜繩張力較大；當系泊半徑為1200m時，纜繩張力載荷較小，FPSO位移較大。由于當前鋼鏈直徑已經較大，處于安全系數考慮，系泊半徑1200m方案作為最終的系泊系統設計方案。
表2 兩個系泊系統掃略分析結果比較（系泊系統完整工況）
系泊半徑950m
系泊半徑1200m
系泊系統狀態
完整
完整
FPSO裝載狀態
滿載
壓載
滿載
壓載
最大偏移 [m]
26.7
20.9
31.30
23.70
最大張力[Tons]
1097.05
929.74
1007.63
887.92
最小安全系數
1.58
1.86
1.72
1.95
3.耦合分析
為了確保設計的系泊系統能夠滿足立管設計要求需進行立管-系泊系統耦合分析，選取典型工況分別使用Ariane 和Orcaflex進行分析。由于Arian并不能考慮纜繩動態響應，在添加了動力放大系數進行修正后，纜繩張力結果與Orcaflex計算結果非常接近，但FPSO偏移值小于Orcaflex計算結果，因而有必要進行立管-系泊系統耦合計算來進一步的分析。
展開 在AQWA中，混合模型可以通過經典ANSYS來建立,具體步驟為：
1.定義單元，面單元為Shell63，管件為pipe59；
2.依據立柱、浮箱尺寸建立外殼；
3.建立pipe模型；
4.對外殼模型進行單元劃分；對桿件進行單元劃分，注意，桿件單元不宜過大，否則不能捕 捉波浪對桿件的影響；
5.輸出混合模型，在文本編輯器中對模型文件進行修改。
模型修改完成后進行常規計算時，AQWA僅考慮桿件的附加質量影響。我們知道，Morrison方程粘性力項是關于速度平方的，即：
Fd=CdρD/2|u|u，方程還可以表達為Fd=（Cd|u|）ρD/2 u
這就表明，該力是非線性的。在時域分析中，桿件的粘性力可以在各個時間步長內就行求解，但在頻域內，需要對Cd|u|項進行線性化處理，線性化處理的前提是要有給定的不規則波環境條件。
指定環境條件為Hs=3.0m，Tp=10s。
對平臺進行計算后比較升沉RAO如圖所示。可以發現，桿件對于升沉的阻尼作用還是較為明顯的。
前文已經說過，時域分析中可以完全考慮Morrison粘性力的作用，為何還要在頻域中進行計算？
從粘性載荷方程可以知道，不同海況下平臺運動速度不同，產生的阻尼作用也就不同。在設計階段，想要準確的掌握平臺運動性能，頻域運動分析是必不可少的。
另外，在立柱、浮箱中心軸線建立Morrison桿件，通過計算能夠估算出平臺大概的粘性阻尼，這些結果可以經過換算后對水動力模型就行阻尼修正，這對于后續的分析也非常有幫助。
展開 
AQWA系泊分析的相關專題、標簽、搜索
AQWA系泊分析的最新內容
摘 要：為充分發揮水下大尺度拖纜在應用過程中的聲學性能，準確地對其深度進行調控，需預先知道其在水下拖曳狀態下的空間形位。由此，對拖纜的力學模型進行分析，結合某水下大尺度拖纜的參數，基于有限元仿真軟件AQWA對該拖纜進行4種典型航速的仿真分析，獲得穩態和疊加四級海況動態環境下拖曳陣纜的空間形位分布、波高響應、下沉深度、拖曳張力和傾斜角等重要參數，為該拖纜的海上試驗和應用提供參考。
關鍵詞：
摘 要：穩定的救撈作業場是保障海上救撈作業安全、高效的前提，為了提高救撈作業場的安全穩定性，該文應用AQWA軟件對某救撈船救撈作業場的典型工況進行了錨泊力計算，并對其錨泊狀態進行了分析。通過研究作業場布場的參數變化對錨泊系統的影響，總結出了3點增強錨泊穩定性的作業場布置的原則。對海上救撈作業場的布設具有一定的理論指導意義。
關鍵詞：AQWA;錨泊;救撈作業場;
0 引言
摘 要：利用水動力分析軟件AQWA,基于三維勢流理論，采用數值分析法對圓筒型浮式防波堤進行了水動力研究；計算得到了不同浪向下的防波堤幅值響應算子、不同水深下的附加質量、防波堤運動響應和纜索張力。研究結果表明：本浮式防波堤橫蕩、縱蕩與垂蕩運動主要由低頻運動引起；由于系泊纜多為艏纜和艉纜，因而浮體縱蕩運動時域幅值較小，相較橫蕩與垂蕩的運動幅值小一個數量級。
關鍵詞：港口工程;三維勢流理論;浮式防波堤
海洋中蘊含著豐富的自然資源和能源，有用于發電的風能、波浪能和潮流能，還有用于養殖的漁業資源。隨著人們對生活水平需求的不斷提升，海洋漁業的市場也在不斷擴展。為了滿足不斷增長的資源需求，越來越多的國家將養殖場地由海岸轉移至深海，而隨著海洋平臺技術的不斷發展，基于海洋能源平臺建立的“海洋牧場”是推進養殖產業轉型發展的重要方向。
一、背景
隨著“大海外”戰略的發展，公司越來越多的挖泥船到海外進行施工。海外施工環境惡劣，特別是風浪較大的時候，對挖泥船施工影響較大，嚴重時會造成安全事故。2011年天驊船在緬甸施工時，由于涌浪較大，導致船體對鋼樁頻繁撞擊，使得鋼樁在銷子眼處出現裂紋（如圖1），因此有必要研究波浪對絞吸船施工的影響。
圖1 鋼樁裂紋
二、分析工具
本次分析采用常用的波浪力分析軟件AQWA進行分析，
基于AQWA的軟剛臂系泊FPSO與穿梭油輪旁靠示例（含dat文件）
【視頻教程】海工教程系列之AQWA入門-海洋工程水動力學分析第二講-第二章
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
ppt
http://www.yqgqt.org.cn/content/doc/286908
【視頻教程】海工教程系列之AQWA入門-海洋工程水動力學分析第二講-第一章
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
ppt
http://www.yqgqt.org.cn/content/doc/286908
一艘新建15萬噸級FPSO將用于中國南海珠江口盆地的油田開發，油田水深87m。該FPSO使用內轉臺單點系泊定位，設計壽命30年。
1.設計環境條件考慮
中國南海經常有臺風過境，近年來臺風的過境次數和破壞力均有所增強，帶來的結果是極限環境設計條件隨之增加。LH11-1FPS設計條件變化情況比較如表1所示，從表中可以發現百一遇的極端設計條件出現了非常明顯的增加。處于安全設計考慮，系泊系統的極限設計條件也隨之提高
當前主流的半潛式鉆井平臺都具備有橫撐結構。橫撐界面直徑相對于波浪屬于小量，我們知道這種情況下粘性力是主要波浪載荷，需要用Morrison方程來求解小直徑結構物收到的波浪載荷情況。因而半潛鉆井平臺需要兩部分模型：1傳統意義上的面源水動力模型；2Morrison桿件模型，這二者組成的水動力計算模型也成為混合模型。
在AQWA中，混合模型可以通過經典ANSYS來建立,具體步驟為：
1.定義單元
