波浪力的案例
ANSYS AQWA波浪力分析案例：絞吸挖泥船波浪力分析
不同波高對應對的鋼樁受力也不同，波浪入射角度和周期相同的情況下，波高越大，鋼樁力越大；波浪入射角度和波高相同的情況下，鋼樁受力隨周期的增大而先增大后減小，在周期為10s左右時，鋼樁受力最大，可能是由于波浪周期為10時與船體的固有周期接近或者相等，發生共振引起的。
7、不同周期下的運動狀態
圖11 波高1m，周期5s
圖12 波高1m，周期10s
圖13 波高1m，周期18s
文章來源：濱海公司技術中心
【EDF開源CAE】TELEMAC-MASCARET在北海風電場作業波預警中的應用
將所得結果與英國氣象局(UK Meteorological Office)所使用的 Wavewatch III(WW3)全局模型得出的波浪高度以及波尖周期數據進行對比，除前三天以外，二者吻合性較好，具體結果如下圖所示：
03
外部作用力敏感性測試
在得到TELEMAC2D-TOMAWAC耦合模型之后，我們希望該模型在施加不同的外界作用力的情況下都適用，因此我們在以下三種情況下對耦合模型的邊界作用力敏感性進行測試：
僅受來自WW3全局模型的南向波浪作用力；
僅受來自WW3全局模型的北向波浪作用力；
根據風的方向選擇波浪作用力，如果風向向北就添加來自南部的波浪作用力，如果風向向南就添加來自北部的波浪作用力。
將三種情況下得出的波浪高度的絕對誤差、方差、標準差以及偏度進行比較，發現當波浪的選擇是風向的函數時（第三種情況）方差最小，結果最好。
展開 STAR-CCM+系泊問題：漂浮式海洋牧場養殖裝置系泊系統設計
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。
結合運動學邊界條件、動力學條件、遠場邊界條件以及物體表面邊界條件，最終得到總速度勢定解條件，見式（2），
其中：n為物面法向量；i為虛數單位；g為重力加速度；k為波數，滿足k=ω2/g；vn為浮體濕表面S0的法向速度；ω為波浪頻率。
式（2）為速度勢的定解條件，入射波的速度勢已知后，即可求得輻射速度勢和繞射速度勢。將浮體所受波浪力分成3種力，即入射、繞射和輻射，而入射波浪力與繞射波浪力構成波浪激勵力。通過所得輻射勢和繞射勢，求解浮體的波浪力，進而建立浮體的頻域運動方程，見式（3）。
式（3）中：m為浮體質量；λa為額外阻尼系數；μij為附加質量；λij為輻射阻尼；K為靜水回復系數；Ka為額外剛度系數；xi為浮體的位移；F為波浪激勵力。
之后將浮體的頻域運動方程轉換為時域運動方程。當浮體進行六自由度微幅運動時，可以把運動看成一系列脈沖運動。將浮體周圍的速度勢進行疊加求解。
展開 ANSYS AQWA系泊分析：漂浮式海洋牧場養殖裝置系泊系統設計
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。
結合運動學邊界條件、動力學條件、遠場邊界條件以及物體表面邊界條件，最終得到總速度勢定解條件，見式（2），
其中：n為物面法向量；i為虛數單位；g為重力加速度；k為波數，滿足k=ω2/g；vn為浮體濕表面S0的法向速度；ω為波浪頻率。
式（2）為速度勢的定解條件，入射波的速度勢已知后，即可求得輻射速度勢和繞射速度勢。將浮體所受波浪力分成3種力，即入射、繞射和輻射，而入射波浪力與繞射波浪力構成波浪激勵力。通過所得輻射勢和繞射勢，求解浮體的波浪力，進而建立浮體的頻域運動方程，見式（3）。
式（3）中：m為浮體質量；λa為額外阻尼系數；μij為附加質量；λij為輻射阻尼；K為靜水回復系數；Ka為額外剛度系數；xi為浮體的位移；F為波浪激勵力。
之后將浮體的頻域運動方程轉換為時域運動方程。當浮體進行六自由度微幅運動時，可以把運動看成一系列脈沖運動。將浮體周圍的速度勢進行疊加求解。
展開 
深水水下采油樹下放鉆桿受力簡析
式中，EI 為鉆柱抗彎剛度，單位 kN.m2；P(z)為 z 方向軸向拉力變化值，單位 kN；q(x,z)為波浪力和海流力共同作用于鉆桿單位長度的載荷值，單位 kN/m。
波浪與海流對鉆桿的聯合作用非常復雜，不能簡單的進行線性迭加，將 Morison 方程進行修正以近似計算波流聯合作用力：
式中：F 為波浪共同作用于隔水管柱在單位長度上產生的作用力，N，由拖曳力 FD和慣
性力 FI構成，分別由水質點的水平速度和水平加速度引起；CD為拖曳力系數；CM為慣
性力系數；ρ 為海水密度，kg/m3；D 為隔水管外徑，m；uW為波浪引起的水質點速度，
m/s；uC為海流引起的水質點速度，m/s。
展開 基于COMSOL軟件的數值造波模擬 ￥1000
這些構筑物在使用期間不可避免地與周圍的復雜海洋環境相互作用，這包括波浪作用、風作用、地震作用及海洋生物的棲息等等。其中，波浪對構筑物及下覆海床的影響尤為常見且重要。在波浪作用下，構筑物會受到波浪力、浮力、沖擊力和繞流力等荷載，這些作用力與構筑物的穩定性與安全性息息相關。同時，這些構筑物也會改變波浪的傳播和發展形態，波浪遇到構筑物會產生紊流、破碎、爬高、繞射和反射等物理現象，這有可能對承載構筑物的海床產生沖刷、液化等不穩定影響。研究海洋環境中，波浪的產生、傳播及其與各種海工構筑物的相互作用對于海洋構筑物的安全、海床穩定及海洋環境中的物質輸運都具有非常重要的現實意義。</p><p> 由于現場野外觀測試驗和室內模型試驗需要耗費大量的人力物力，且耗時久，許多研究者轉而對波浪場進行數值模擬。波浪的數值模擬能夠高度還原波浪的傳播機理及與結構物的相互作用，提供對于波浪理論的驗證與支持。由于高性能計算機的高速發展，波浪場的數值模擬不再受制于存儲空間和 CPU 計算能力等的限制，可以實現非常龐大復雜的數值模擬。波浪場的數值模擬過程主要包含三個過程，分別是：數值造波、波浪的傳播、數值消波。其中，數值造波是提供穩定波浪的基礎與源頭；波浪傳播過程中數學模型的選取決定了傳播過程中的紊流、繞射、衰減等物理過程；數值消波可以有效減小計算區域，將波浪在傳播末端去除，避免反射波浪對傳播過程的影響。</p><p> 以往文獻中有用FLUENT進行數值造波過程，但是鮮有報道基于COMSOL軟件的數值造波模擬，鑒于此，本案例將基于波浪理論，結合COMSOL軟件給出二維工況下造波過程的數值模擬，本案例實現的造波可為后續進一步分析海浪與海床結構物的流-固耦合作用提供基礎。
展開 利用表格施加隨時間變化荷載
我現在要在一個結構的節點上施加隨時間變化的荷載，是海洋波浪的力，現在利用隨機過程生成了100個每0.5秒變化的力，如何利用表格荷載施加到節點上，并求解？/solu
antype,4
acel,,9.8
trnopt,full
outres,all
*dim,liftforce,table,100,1
*cfopen,data1,txt
*vread,liftforce(1,1,1),data1,txt,,jik,1,100
(f7.1,f7.4)
*cfclos
f,1,fy,%liftforce%,,101
這個我寫的求解的命令，請問接下來怎么寫？并幫忙指出問題~
展開 AQWA格式命令詳解
如果波浪速度是沿著船長是變化的，那么沿著波浪速度的平方乘以拉力因子沿著船長積分即可得到總船的拉力。
自升式海洋平臺拖航阻力計算分析
表9 拖速1 kn、波高5 m、風速20.6 m/s時的拖航阻力對比表
如表9所示，CCS考慮波浪算法與水動力學算法的結果比較接近，考慮了波浪阻力的影響，比中國船級社《海上拖航指南(2011)》的算法要更完善、客觀.因此選取CCS考慮波浪算法為拖航阻力的校核算法.
4 拖航安全系數優選
中華人民共和國船舶檢驗局《海上拖航法定檢驗技術規則(1999)》和中國船級社《海上拖航指南(2011)》規定，確定海上移動平臺拖航所需最小拖帶力的環境條件為：風速等于20 m/s(風從船首或30°方向吹來), 船首水流速為0.5 m/s, 有義波高為5 m 的條件下，拖帶力至少應能保持被拖物的航向.以此環境條件為基礎，按照前述所述方法計算可得到總拖航阻力(TPR).
鑒于惡劣海況條件下，主拖輪主機無法發揮出其全部的有效效率，系柱拖力亦無法全部用于克服平臺的拖航阻力，在選優主拖輪時應保留一定的拖力儲備.參考國內外標準要求，結合該單位在渤海及其他可能作業海區，建議拖力安全系數為油區內 1.05、 近海(渤海或黃海)1.1、 跨海域(東海或南海)1.25.表10為一些典型平臺的系柱拖力統計表.
展開 淺談對結構動力學的認識
第二，如果梁僅承受靜力荷載，則它的內力和位移僅僅依賴于給定的外荷載，其平衡關系是外力和恢復力之間的平衡。但是，如果結構作用動力荷載，則梁所產生的位移和加速度有關，這些加速度產生與其反向的慣性力，于是梁的恢復力不僅要平衡外加動力荷載，還要平衡加速度引起的慣性力。第三，動力問題中結構響應的大小，與荷載的大小和荷載隨時間的變化過程有關，如果荷載的干擾頻率接近結構的固有頻率，盡管荷載的幅值不大，也會引起結構很大的振動響應即共振。
工程結構是否作為振動系統分析，要看荷載是否激起結構較大的振動加速度。如果結構振動的加速度很小，則其慣性力僅僅是結構彈性力所要平衡的全部荷載中的較小部分，此時該動力荷載的作用與靜力荷載的作用并沒有顯著差別，可以作為靜力處理。一般而言，如果結構系統的固有頻率和荷載干擾頻率相差很大，則激起的結構的振動將會十分緩慢，其引起的慣性力可以忽略不計。一種隨時間變化的荷載是否要作為動力荷載處理，需要根據結構系統自身的特征和荷載隨時間的變化規律綜合考慮。
3 結構動力問題的分類
根據結構自身的材料特性、構造特點及荷載類型，可以對結構動力問題進行分類。工程結構材料的物理特性一般為線性的，即應力-應變關系服從胡克定律，但是有些結構的材料如橡膠構建，其物理特性為非線性的，即其應力-應變關系不滿足胡克定律。此外由線性材料制作的構件也可出現構造非線性，如用于減振的塔式彈簧，其變形與外力的關系為非線性關系的。在工程結構中，某些系統的恢復力和阻尼分別與結構振動位移和振動速度有關，則此種系統也屬于非線性系統，如艦船在波浪中的運動、結構大撓度振動問題等。如果結構系統自身是非線性的，則不管荷載的形式如何，其振動響應均表現為非線性振動。但是，在工程結構中，大量的結構系統可能為線性系統，其振動的響應特性，將取決于荷載隨時間的變化規律。一般可以將動力荷載分為確定性荷載和非確定性荷載。
展開 采用comsol的防波堤仿真分析
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p><br></p><p> 防波堤防御波浪入侵，形成一個掩蔽水域所需要的水工建筑物。</p><p> 位于港口水域的外圍，兼防漂沙和冰凌的入侵，賴以保證港內具有足夠的水深和平穩的水面以滿足船舶在港內停泊、進行裝卸作業和出入航行的要求。有的防波堤內側也兼作碼頭用或安裝一定的錨系設備，可供船泊靠泊。按其平面布置形狀，分突堤和島堤；按斷面形式，分斜坡式、直墻式和混成式三種。</p><p> 防波堤為阻斷波浪的沖擊力、圍護港池、維持水面平穩以保護港口免受壞天氣影響、以便船舶安全停泊和作業而修建的水中建筑物。防波堤還可起到防止港池淤積和波浪沖蝕岸線的作用。</p><p> 它是人工掩護的沿海港口的重要組成部分。一般規定港內的容許波高在0.5～1.0米之間，具體按水域的不同部位、船舶的不同類型與噸位的需要確定。防波堤常由一、二道與岸連接的突堤或不連接的島堤組成，或由突堤和島堤共同組成。防波堤掩護的水域常有一個或幾個口門供船只進出。</p><p> </p><p> 此次采用comsol多相流的縮比模型，定性分析防波堤降低海浪侵襲功能。此次計算了一個海浪沖灘過程中，有無防波堤的對比。
展開 
海洋論壇▏船舶系泊動力定位控制技術綜述
并且建立在下列假定情況下：纜索自身重力遠大于其受到的流體作用力，忽略流體作用力、纜索慣性力和自身的彈性形變等。雖然淺水區域的環境能夠滿足這些所需的假定，保證所求纜繩張力在可接受誤差范圍內。但是，在流速大的深水環境中，或者對于為了迎合深水需求自重小的新型復合纜索來說，該方法不再適用。
⑵動力分析法
系泊纜張力的精確計算是系統設計、作業操作、安全保障的前提和基礎，因此針對深海、極端環境下系泊纜的運動特性分析不能忽略纜繩自重、流體作用、慣性力和運動阻尼等動力因素。對系泊系統采用動力分析法，能夠準確預報系統在極端海況下的響應，也為系泊系統的疲勞分析提供了保障。
在系泊系統運動特性的動力分析法中較為常用的有集中質量法和有限元法。它們分別將纜繩化作n段質量集中在節點的彈簧和n段彈性桿，根據受力平衡關系、邊界初始條件列寫方程，最終推導系泊張力。這2種方法全面考慮了系泊系統非線性，能夠準確、實時地預報系統在極端海況下的響應，也為系泊系統的疲勞分析提供了保障。趙晶瑞等建立帶有浮筒的系泊系統集中質量力學模型，通過仿真驗證浮筒可以有效減小纜繩張力，但會改變最大張力點；海流的作用力在系泊纜的靜力分析中可以忽略。袁夢等采用彈性桿單元，構建了系泊系統有限元模型。Fang等進一步建立了廣義系泊力有限元模型，為后續系泊系統安全定位控制研究建立了基礎。Lee等通過增量和迭代對有限元方法進行改進，推導了單點系泊多段纜繩在波浪力作用下的有限元張力模型，并通過仿真對比實驗驗證了合理性，可應用于纜繩的動態分析。
綜上所述，3種方法都能夠推導得到系泊系統的張力模型。
展開 海浪模擬 （FESIM有限元分析）
海浪模擬
海浪的研究在現代水力學、流體力學、波浪學、計算機圖形學、虛擬現實應用、雷達回波模擬等領域中凸現出重要價值。海浪模擬技術作為海浪研究的重要內容:在軍事領域中應用于海戰場環境仿真研究、海軍戰術導彈飛行控制實驗、海面回波仿真、雷達成像模擬研究等,為作戰平臺的仿真開發、武器系統的研制奠定了基礎。
海浪建模作為海浪模擬技術的第一個環節,也是最基礎和最重要的的環節,其好壞直接影響著海浪模擬的逼真程度和效率。
海浪是指海洋上水氣界面的周期性波動,是海洋上最常見的物理現象。在海面上最易發生且影響最大的就是風浪和涌浪,故此處重點介紹風浪和涌浪的形成過程。
1，風浪的形成
風浪的形成可以看作是大氣到海洋的能量傳播過程。海浪的產生要滿足三個條件：1）必須存在一個不受擾動的平穩狀態;2)必須存在破壞平衡的擾動;3)必須存在一個恢復平衡的回復力。在海洋中,海面受風的壓力變化發生凹凸,海面的表面張力使其復原時發生振動,此時即為海面上產生的漣漪,為海浪的起始時期。海浪繼續受風的剪力作用,并與陣風產生共鳴作用,從風中吸取能量,波高逐漸加高,波長逐漸加長,到達波瀾壯闊的情況,此為海浪的青春期及壯年期。此時逼使水面復原而產生波動的力為重力,故稱為重力波。如果風速保持不變,則揚波域的風浪不再變化。實際的開闊大洋上,由于氣壓系統的移動和流場的不斷變化,不容易出現較長時間穩定的風向、風速對波浪發生作用,充分成長的風浪也不會經常出現。
2，浪涌的形成
當風開始平息或是波浪的前進速度發展至大于風速時,海浪不再成長,并脫離揚波域向靜水域前進,即成為涌浪。此時己不能由風中取得能量,同時更因海水的粘滯性而生的內部摩擦及波浪前進時的相對風速,使得波高減低,此為海浪的中年期。進入較淺處發生觸底現象后,海浪受環境影響而變形,此時的衰減現象更為顯著,可謂海浪的晚年期。
展開 海上鉆井平臺實拍，看著這樣的海水，我感受到為何有人會恐水了
浮船式鉆井裝置船身浮于海面，易受波浪影口向，但是它可以用現有的船只進行改裝，因而能以最快的速度投入使用。
-半潛式鉆井平臺-
半潛式鉆井平臺（SEMI）由坐底式平臺發展而來，上部為工作甲板，下部為兩個下船體，用支撐立柱連接。工作時下船體潛入水中，甲板處于水上安全高度，水線面積小，波浪影響小，穩定性好、自持力強、工作水深大，新發展的動力定位技術用于半潛式平臺后，工作水深可達900-1200米。
半潛式與自升式鉆井平臺相比，優點是工作水深大，移動靈活；缺點是投資大，維持費用高，需有一套復雜的水下器具，有效使用率低于自升式鉆井平臺。
到目前為止，半潛式鉆井平臺已經經歷了第一代到第六代的歷程。據統計，目前世界范圍內有深水自升式鉆井平臺65艘，大部分工作在墨西哥灣和北海。其運營商主要為美國石油公司。
2017年2月13日，由中集集團旗下山東煙臺中集來福士海洋工程有限公司(簡稱“中集來福士”)建造的半潛式鉆井平臺“藍鯨1號”命名交付。
該平臺長117米，寬92.7米，高118米，最大作業水深3658米，最大鉆井深度15240米，適用于全球深海作業。與傳統單鉆塔平臺相比，“藍鯨1號”配置了高效的液壓雙鉆塔和全球領先的DP3閉環動力管理系統，可提升30%作業效率，節省10%的燃料消耗。
“藍鯨1號’代表了當今世界海洋鉆井平臺設計建造的最高水平，將我國深水油氣勘探開發能力帶入世界先進行列，
-張力腿式鉆井平臺-
張力腿式鉆井平臺（TLP）是利用繃緊狀態下的錨索產生的拉力與平臺的剩余浮力相平衡的鉆井平臺或生產平臺。
其所用錨索繃緊成直線，不是懸垂曲線，鋼索的下端與水底不是相切的，而是幾乎垂直的。用的是樁錨(即打入水底的樁為錨)或重力式錨(重塊)等，不是一般容易起放的抓錨。
展開 設計仿真 | MSC Apex 助力船舶行業公司提升核心競爭力
03
優異的前處理能力
該公司使用MSC Apex作為FEA的前處理解決方案，集成的原生MSC Nastran求解器提供線性靜態和非線性結構分析，以及波浪粒子產生的力的振動分析的解決方案。這些結果用于驗證由A Squared Engineering的專家執行的范圍計算，并強調可能需要進一步分析的任何其他關注領域。
借助MSC Apex，該公司還可以在3D網格劃分之前創建或編輯模型，以確保幾何形狀干凈，并提供準確的結果。MSC Apex的前處理能力大大優于我們以前的解決方案。A Squared Engineering的創始人Andrew Robson說：“在轉向MSC Apex之前，我們使用的是另一種工具，在前處理方面的感覺就像是從滑板換成了法拉利”。
由于強大的MSC Nastran求解器與MSC Apex完全集成，該公司現在能夠創建精確的結構模型，分析疲勞、應變、振動和力對這些結構的影響，并在一個可互操作的軟件生態系統中可視化結果，而無需使用不同的前處理器、求解器和后處理器進行分析。
04
快速實現工程敏捷性和規范設計
采用MSC Apex最顯著的好處是前處理能力的快速提升，大大縮短了工程時間。通過減少分析結構所需的時間，該公司節省了大量資金，并可以以更具競爭力的價格向客戶提供服務。
擁有更強大的CAE功能還意味著A Squared Engineering更容易證明結構是符合規范設計的，并且可以確保項目及時得到認證。
未來，A Squared Engineering希望增加更多的功能，包括更強大的疲勞分析、多體動力學和計算流體動力學(CFD)，用于耦合結構-流體相互作用。
展開 