波浪響應(yīng)的案例
粉質(zhì)海床波浪響應(yīng)的數(shù)值模擬及試驗研究
粉質(zhì)海床波浪響應(yīng)的數(shù)值模擬及試驗研究_潘冬子.pdf
基于AQWA的圓筒型浮式防波堤波浪運動響應(yīng)分析（上）
摘 要：利用水動力分析軟件AQWA,基于三維勢流理論，采用數(shù)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(yīng)算子、不同水深下的附加質(zhì)量、防波堤運動響應(yīng)和纜索張力。研究結(jié)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(shù)量級。
關(guān)鍵詞：港口工程;三維勢流理論;浮式防波堤;幅值響應(yīng)算子;附加質(zhì)量;
0 引 言
隨著人類對海洋資源開發(fā)的深入，對沿岸結(jié)構(gòu)和某些海洋工程結(jié)構(gòu)物保護的需求也越來越大。防波堤作為一種重要的現(xiàn)代海洋工程結(jié)構(gòu)物，能起到減弱外海波浪強度、維持堤內(nèi)水域平穩(wěn)、保護港內(nèi)建筑及海洋工程結(jié)構(gòu)物安全的作用。浮式防波堤是一種常見的海洋工程結(jié)構(gòu)物，主要由浮體結(jié)構(gòu)和系泊系統(tǒng)組成。目前對于浮式防波堤水動力性能的研究大部分是通過數(shù)值模擬和物理模型試驗進行。
展開 隨機波浪載荷作用下導(dǎo)管架平臺動力響應(yīng)及疲勞可靠性分析
摘要：主要針對波浪載荷作用下導(dǎo)管架式海洋平臺結(jié)構(gòu)的疲勞可靠性進行研究。采用Airy線性波浪理論，將導(dǎo)
管架結(jié)構(gòu)離散成空間梁有限單元結(jié)構(gòu)；在此基礎(chǔ)上采用結(jié)構(gòu)模態(tài)分析方法，編程計算了平臺結(jié)構(gòu)在隨機波浪載
荷作用下的位移、速度、加速度和應(yīng)力隨機響應(yīng)及其概率統(tǒng)計量。導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)疲勞可靠性分析建立在頻域響應(yīng)的
基礎(chǔ)上，假設(shè)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的應(yīng)力范圍服從Rayleigh分布，利用結(jié)構(gòu)應(yīng)力傳遞函數(shù)得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)譜，然后利用
Miner線性累積損傷準(zhǔn)則推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)疲勞壽命的概率分布函數(shù)，并考慮結(jié)構(gòu)疲勞強度影響系數(shù)的隨機性，求得結(jié)
構(gòu)在隨機應(yīng)力譜下給定疲勞壽命時的疲勞可靠性指標(biāo)。文中所建立方法可用于導(dǎo)管架式平臺結(jié)構(gòu)的疲勞安全評
估。
隨機波浪載荷作用下導(dǎo)管架平臺動力響應(yīng)及疲勞可靠性分析.pdf
展開 【CFD數(shù)值模擬算例】水面浮體（浮式風(fēng)電塔）與波浪的流固耦合動力響應(yīng)數(shù)值模擬
物理模型: 描述波浪、浮體和流體（水）之間的相互作用。這需要考慮流體力學(xué)、彈性力學(xué)和動力學(xué)。
2、波浪模擬
使用譜分析方法或其他波浪生成技術(shù)，模擬實際海洋環(huán)境中的波浪。
調(diào)整波浪參數(shù)，如波高、波長、周期等，以匹配實際條件。
3、流固耦合分析
設(shè)置浮體與流體之間的交互邊界條件。這通常涉及到動網(wǎng)格技術(shù)，以適應(yīng)浮體的運動。
應(yīng)用合適的數(shù)值方法，如有限元法(FEM)或有限體積法(FVM)，解決流固耦合方程。
4、動力響應(yīng)計算
求解浮體的運動方程，得到其位置、速度和加速度隨時間的變化。
分析浮體的動力響應(yīng)，包括振幅、頻率和響應(yīng)譜等。
5、結(jié)果可視化與驗證
使用可視化工具，展示浮體的運動軌跡、波浪形態(tài)和流體動力變化。
通過與實驗數(shù)據(jù)或其他可靠來源的對比，驗證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
6、參數(shù)化與優(yōu)化
改變浮體的幾何參數(shù)、材料屬性或運行條件，觀察其對動力響應(yīng)的影響。
基于數(shù)值模擬結(jié)果，提出浮式風(fēng)電塔設(shè)計的優(yōu)化建議。
7、模擬報告與文檔
編寫詳細(xì)的模擬報告，記錄模型設(shè)置、方法、結(jié)果和結(jié)論。
整理相關(guān)的文檔和腳本，確保模擬過程可重復(fù)和可追溯。
通過這些步驟，可以對水面浮體（如浮式風(fēng)電塔）與波浪的流固耦合動力響應(yīng)進行詳細(xì)的數(shù)值模擬，以支持工程設(shè)計和決策。
文章內(nèi)容轉(zhuǎn)自：“云數(shù)仿真”公眾號
展開 
用SACS 海洋平臺結(jié)構(gòu)分析軟件
DYNAMIC I: 基本動力分析附加軟件
基本動力響應(yīng)分析軟件包包括結(jié)構(gòu)自振特性分析模塊并可以選擇一般動力響應(yīng)分析模塊或波浪動力響應(yīng)模 塊。如選擇一般動力響應(yīng)分析模塊則可以用于地震進行響應(yīng)波譜分析和時程分析，其中響應(yīng)譜分析包含 CQC 和 SRSS 模型的組合技術(shù)，一般強迫振震動分析以及冰振的動力響應(yīng)分析。如選擇波浪動力響應(yīng)模塊則可以進行波浪確定性響應(yīng)、隨機時程響應(yīng)分析以譜分析。運行此模塊需 要有 STATIC I Pro,STATIC II Pro or STATIC III Pro 軟件包的支持。
DYNAMIC II: 高級動力分析附加軟件包
完整動力響應(yīng)分析軟件包包括結(jié)構(gòu)自振特性分析模塊、一般動力響應(yīng)分析模塊和波浪動力響應(yīng)模塊。一般動力響應(yīng)分析模塊則可以用于地震進行響應(yīng) 波譜分析和時程分析，其中響應(yīng)譜分析包含CQC 和 SRSS模型的組合技術(shù)，一般強迫振動分析以及冰振的動力響應(yīng)分析。波浪動力響應(yīng)模塊則可以進行波浪確定性響應(yīng)、隨機時程響應(yīng)分析以譜分析。運行此模塊需 要有 STATIC I Pro, STATIC II Pro or STATIC III Pro 軟件包的支持。
DYNAMIC FATIGUE I: 基本動力疲勞分析軟件包
基本的動態(tài)疲勞軟件包結(jié)構(gòu)一般動力疲勞分析。此軟件包中包含 DYNAMIC I 軟件包中的模塊以及 FATIGUE Pro 模塊。此軟件包需要 STATIC I Pro, STATIC II Pro 或 STATIC III Pro package 。
DYNAMIC FATIGUE II ：高級動力疲勞分析軟件包
高級動態(tài)疲勞軟件包包含確定性 , 時程或譜疲勞分析。本軟件包中包含有 DYNAMIC II 附加包以及FATIGUE Pro 模塊。
展開 【船舶行業(yè)精品課包】精選8期最受好評課程，日常工作/個人提升/晉升適用！
</p><p><br></p><p>無論是對于大家<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">日常工作</strong>、<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">個人能力提升</strong>還是<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">升職加薪</strong>都有很大切實幫助</p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(247, 150, 70);">課包關(guān)鍵詞</strong>：</p><p>Star-ccm+、ansys、阻力計算、波浪運動響應(yīng)、旋轉(zhuǎn)螺旋槳數(shù)值計算、波物耦合計算、船舶板架結(jié)構(gòu)強度分析……</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://bexp.135editor.com/files/users/826/8262403/202405/9Y76xUdk_aMAz.jpg?
展開 Cadence Fidelity：舊拖車坦克的新花樣
三項先進的拖曳水池測試包括：
耐波性測試：其中一項進步是向拖曳水池添加波浪（使用波浪發(fā)生器）。不是常規(guī)的波浪，而是不同波浪類型的組合，以創(chuàng)建逼真的圖案?？梢詼y量船舶對這些波浪的響應(yīng)。這些測量有助于分析所需的發(fā)動機功率、乘客舒適度的船舶設(shè)計（防止暈船）以及有效保持適航性的其他措施。一個限制是拖曳水箱僅適用于船首波。
操縱系數(shù)測試：該測試為不同船體類型提供精確的操縱系數(shù)，從而回答哪種舵設(shè)計與船體模型完美匹配以實現(xiàn)最佳操縱。托架上的平面運動機構(gòu) (PMM)在將船體向下移動到坦克時左右搖擺船體，從而記錄在此過程中施加的所有力。這種左右運動有助于得出準(zhǔn)確的操縱系數(shù)。
破冰測試：在該測試中，制作一塊特定厚度的冰塊，并由專門的拖車將其拖入水箱中。這種測試可能非常昂貴，因為在前一個冰被破壞后需要創(chuàng)建新的冰。該測試有助于記錄破冰所需的功率以及船舶破冰時的速度。
虛擬拖車坦克
Cadence Fidelity Marine CFD仿真包含專用的虛擬造船和船舶設(shè)計工具，充當(dāng)虛擬拖曳水箱，提供易于使用、可擴展、高度自動化的優(yōu)化流程和無與倫比的自由表面建模。通過我們專門的工作流程和團隊，解決并優(yōu)化您設(shè)計中的推進、阻力、耐波性、風(fēng)研究和操縱。使用 Cadence CFD 解決方案，讓自己獲得最高的準(zhǔn)確性和效率。
由于不斷變化的海洋、運輸、裝載和競賽條件影響船舶設(shè)計性能，可能需要數(shù)百甚至數(shù)千次模擬運行才能最終確定設(shè)計并對結(jié)果的準(zhǔn)確性充滿信心。因此，自動化對于在不影響結(jié)果準(zhǔn)確性的情況下最大限度地縮短周轉(zhuǎn)時間至關(guān)重要。我們的解決方案具有低弗勞德數(shù)和高弗勞德數(shù)阻力、適航性、（自）推進、縱傾優(yōu)化、開放水域螺旋槳以及船舶 CFD 分析的許多其他方面的自動化。我們的海軍工程師團隊與客戶密切合作，創(chuàng)建專用的自動化工作流程。
展開 船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強度分析
該方法引入了梁單元、平板單元和正交各向異性板單元，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)作靜態(tài)與動態(tài)載荷作用下的極限狀態(tài)分析，并能對單個結(jié)構(gòu)作整體響應(yīng)分析，同時考慮船體在彎矩、扭矩及剪力聯(lián)合作用下的響應(yīng)。Kutt等采用該方法對四條船體的縱向極限強度按各種載荷狀態(tài)、不同的有限元模型進行了計算和分析，在每種分析中均記入了屈曲、后屈曲和塑性的效應(yīng)。
四、船舶在波浪中的載荷響應(yīng)預(yù)報主要方法
進行船舶結(jié)構(gòu)分析時，首先要確定作用在船體上的載荷。結(jié)構(gòu)分析的精度又很大程度地取決于載荷計算。因此，載荷問題是船舶結(jié)構(gòu)研究中非常重要的一個問題。
按照傳統(tǒng)，作用在船體上的波浪載荷可分為總體載荷(波浪彎矩、扭矩和剪力)和局部載荷(作用在船體表面上的海水動壓力)。事實上，總體載荷就是局部海水動壓力的合力，可將海水動壓力沿全船積分得到。波浪還引起沖擊力、甲板上浪的水壓力、艙內(nèi)液體晃蕩力(Sloshing pressure)等載荷。從船舶安全性角度考慮，波浪載荷對船舶的極限強度起重要的作用。
由于船體形狀的復(fù)雜性，波浪的不規(guī)則性，船舶和波浪遭遇的隨機性等因素，波浪載荷計算是十分復(fù)雜的。人們十分重視應(yīng)用譜分析法計算船體所受的波浪載荷，也就是說，把波浪對船體的作用視作對船體系統(tǒng)的輸人，而船體受力和運動視作系統(tǒng)的輸出。對于每一種輸出過程，系統(tǒng)都有相應(yīng)的傳遞函數(shù)(傳遞函數(shù)可以由試驗得到，也可以由切片理論計算得到)，將傳遞函數(shù)與實際海況的波譜相結(jié)合，就可以得到船體受到的載荷譜，進而可以求得載荷的統(tǒng)計特征值，以及載荷的長期和短期預(yù)報值。人們常稱這種方法為船舶在波浪中的載荷響應(yīng)預(yù)報技術(shù)(Wave load Prediction Technology)。
展開 ABAQUS在風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)（單樁）中的應(yīng)用
一、工程背景
以某海上風(fēng)力發(fā)電機單樁基礎(chǔ)為例，對海洋樁基受波浪荷載的動力響應(yīng)進行計算分析。海洋環(huán)境參數(shù)、地質(zhì)及樁體材料參數(shù)和尺寸，如下表所示。
二、建模過程
基本模型
2.網(wǎng)格劃分
三、計算結(jié)果
地應(yīng)力平衡
樁頂端時間位移曲線（水平）
四、結(jié)論
地應(yīng)力平衡后，應(yīng)力分布呈現(xiàn)規(guī)律化分布：樁端應(yīng)力較大，以此為中心，應(yīng)力逐漸遞減
水平方向上，樁頂端位移在前20秒變化較小，隨后出現(xiàn)波浪形變化，在25秒時，發(fā)生最大負(fù)位移，在50秒時，出現(xiàn)最大正位移。
五、計算機信息
CPU：i5 11400
RAM：8GB
計算時長：2min
設(shè)計仿真 | MSC Apex 助力船舶行業(yè)公司提升核心競爭力
該公司可能會分析船舶的整體強度，模擬浮體對波浪載荷的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，或研究水下結(jié)構(gòu)如何對過高的波浪粒子速度做出反應(yīng)。
當(dāng)然，這種大型浮式結(jié)構(gòu)必須滿足結(jié)構(gòu)完整性、安全性和耐久性的嚴(yán)格要求。A Squared Engineering承擔(dān)的每個項目都必須滿足DNV-GL、AISC、Lloyd船級社或其他監(jiān)管機構(gòu)的要求，才能完成項目并認(rèn)證設(shè)計。
監(jiān)管機構(gòu)曾經(jīng)依賴手工計算的數(shù)據(jù)，但現(xiàn)在他們通常需要用CAE軟件進行有限元分析（FEA）的結(jié)果來證明結(jié)構(gòu)的強度和可靠性。這些結(jié)果必須準(zhǔn)確可靠，像A Squared Engineering這樣的公司依靠一個世紀(jì)的實踐經(jīng)驗來驗證FEA結(jié)果，并確保他們生成的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映現(xiàn)實世界的情況。
過去，A Squared Engineering使用更為傳統(tǒng)的工具進行有限元建模和分析，但隨著公司的發(fā)展，有限的材料模型、單元類型、載荷類型和非線性分析能力使其無法像希望的那樣快速有效地提供分析。該公司需要更先進的CAE，包括強大的建模和前處理工具，集成的線性、非線性和疲勞分析解決方案，材料模型、載荷和單元類型的深度庫，以及大幅減少分析時間所需的高性能計算。
在與海克斯康工業(yè)軟件的長期合作伙伴Evotech CAE進行了交流，并對?？怂箍倒I(yè)軟件的功能進行了調(diào)研后，A Squared engineering決定采用海克斯康工業(yè)軟件提供的更強大的CAE解決方案。Evotech CAE在提供必要的支持和培訓(xùn)方面發(fā)揮了重要作用，使A Squared Engineering能夠快速有效地使用新軟件，產(chǎn)生滿足客戶和監(jiān)管要求的結(jié)果。
MSC Apex用于對MSC Nastran進行的有限元分析結(jié)果進行前處理和后處理。
展開 設(shè)計仿真 | MSC Apex 助力船舶行業(yè)公司提升核心競爭力
該公司可能會分析船舶的整體強度，模擬浮體對波浪載荷的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，或研究水下結(jié)構(gòu)如何對過高的波浪粒子速度做出反應(yīng)。
當(dāng)然，這種大型浮式結(jié)構(gòu)必須滿足結(jié)構(gòu)完整性、安全性和耐久性的嚴(yán)格要求。A Squared Engineering承擔(dān)的每個項目都必須滿足DNV-GL、AISC、Lloyd船級社或其他監(jiān)管機構(gòu)的要求，才能完成項目并認(rèn)證設(shè)計。
監(jiān)管機構(gòu)曾經(jīng)依賴手工計算的數(shù)據(jù)，但現(xiàn)在他們通常需要用CAE軟件進行有限元分析（FEA）的結(jié)果來證明結(jié)構(gòu)的強度和可靠性。這些結(jié)果必須準(zhǔn)確可靠，像A Squared Engineering這樣的公司依靠一個世紀(jì)的實踐經(jīng)驗來驗證FEA結(jié)果，并確保他們生成的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映現(xiàn)實世界的情況。
過去，A Squared Engineering使用更為傳統(tǒng)的工具進行有限元建模和分析，但隨著公司的發(fā)展，有限的材料模型、單元類型、載荷類型和非線性分析能力使其無法像希望的那樣快速有效地提供分析。該公司需要更先進的CAE，包括強大的建模和前處理工具，集成的線性、非線性和疲勞分析解決方案，材料模型、載荷和單元類型的深度庫，以及大幅減少分析時間所需的高性能計算。
在與?？怂箍倒I(yè)軟件的長期合作伙伴Evotech CAE進行了交流，并對海克斯康工業(yè)軟件的功能進行了調(diào)研后，A Squared engineering決定采用?？怂箍倒I(yè)軟件提供的更強大的CAE解決方案。Evotech CAE在提供必要的支持和培訓(xùn)方面發(fā)揮了重要作用，使A Squared Engineering能夠快速有效地使用新軟件，產(chǎn)生滿足客戶和監(jiān)管要求的結(jié)果。
MSC Apex用于對MSC Nastran進行的有限元分析結(jié)果進行前處理和后處理。
展開 
【綜述】船舶在波浪上縱向運動與控制研究
20 世紀(jì) 70 年代，Salvesen 等 [17] 在此基礎(chǔ)上提出了基于細(xì)長體假設(shè)和高頻低速假設(shè)的 Salvesen-Tuck-Faltinsen（STF）切片理論，引入了繞射勢，以考慮船體對入射波流場的影響，繼而實現(xiàn)了船舶在波浪上迎浪和斜浪下各種搖蕩運動（除縱蕩外）的求解。
鑒于傳統(tǒng)切片理論僅適合于計算低弗汝德數(shù)條件下船體的運動，Chapman [18] 提出了高速細(xì)長體理論（2.5D 理論），此后 Faltinsen 和 Zhao [19] 將其推廣到可以求解任意細(xì)長體船型在高速下的水動力問題，該方法在切片理論的基礎(chǔ)上保持了三維有航速的自由面條件，以反映航速的影響。Duan 等 [20]將 2.5D 理論的定解問題看作二維時域的物面非線性問題，通過格林函數(shù)的記憶效應(yīng)來考慮自由面的三維效應(yīng)，提高了 2.5D 理論求解水動力問題的效率和穩(wěn)定性。Ma 等 [21] 采用時域格林函數(shù)方法求解斜浪中單體和多體船的運動響應(yīng)和波浪載荷，將計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果和 STF 方法進行了比較，并將頻域內(nèi)線性 2.5D 理論進行擴展，求解了船舶航行于迎浪大幅規(guī)則波中時的垂向非線性運動和波浪誘導(dǎo)載荷響應(yīng)。這些基于勢流理論的方法有著計算效率高的優(yōu)點，但其忽略了黏性的作用，未考慮船舶運動時大幅度的運動、船體附近破波現(xiàn)象等非線性因素，而這些因素有時會對船舶在波浪上的運動產(chǎn)生顯著影響。
計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）是求解黏性流場中船舶運動的重要方法，其過程主要是通過不同的湍流模型求解雷諾時均方程（Reynolds Averaged Navier-Stokes, RANS）的方法，求解思想是將計算域劃分為若干網(wǎng)格，在網(wǎng)格上對方程進行離散，將偏微分方程簡化為代數(shù)方程組。
展開 