ansys 水動力
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
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ANSYS Fluent海工平臺海水外流場分析
ANSYS Mechanical Enterprise產品可以進行海工結構受力分析、水動力分析，可以解決海工結構靜強度靜剛度、屈曲、蠕變、動態振動、沖擊碰撞、疲勞壽命以及水動力等工程問題。
海工結構應用場合
支架結構連接部位強度與疲勞壽命分析
纜繩結構強度校核分析
水動力—流體—結構耦合仿真
其中，細長桿梁結構可直接采用ANSYS Mechanical直接進行受力分析，大體積結構的整體性能評估采用ANSYS Aqwa進行水動力分析，復雜波浪載荷下的詳細結構性能評估采用ANSYS CFD進行流體流動分析。
當海工結構體的特征尺寸小于最小波長的五分之一時，通常可把該結構看為細長類結構，可以采用Morison方程等波浪理論去生成載荷譜，在ANSYS Mechanical中直接進行應力、變形分析，如海工桿梁支架結構的強度與疲勞壽命計算。
細長桿梁ANSYS Mechanical結構強度分析
對于船舶、潛艇、大型容器等大尺度海工結構體，必須考慮結構體與波浪直接的相互耦合作用，對于整體性能的分析，可采樣ANSYS Aqwa基于波浪的輻射衍射進行水動力學計算，可用于模擬海工多體系統停泊，海工結構耐波性，動力定位系統，港口防波性，海工結構連接、卸載、斷開場景，水上水下安裝，海上抬升和運輸等工況。
潛艇類結構ANSYS Awqa水動力分析
復雜波浪載荷下的詳細結構性能評估，需要模擬海水波浪沖擊海工平臺等結構的壓力分布狀況，獲得精確的載荷值，用于細節結構的強度和疲勞壽命仿真計算，需采用ANSYS CFD進行流動模擬分析，計算結構各方向的力載荷，拖曳力、升力等參數，再結合ANSYS Mechanical進行受力分析。
ANSYS Fluent海工平臺海水外流場分析
ANSYS Mechanical Enterprise產品可以進行海工結構受力分析、水動力分析，可以解決海工結構靜強度靜剛度、屈曲、蠕變、動態振動、沖擊碰撞、疲勞壽命以及水動力等工程問題。
展開 表2 中國船級社拖航指南算法拖航阻力結果
表3 中國船級社考慮波浪阻力算法拖航阻力結果
表4 韓國船級社規范算法拖航阻力結果
2 水動力學典型工況校核計算
選取勝利石油工程公司的典型大型自升式平臺作為水動力計算校核模型，目前多數平臺和該平臺型式相近，作為研究對象有一定的代表性.圖1為計算模型立面圖.表5為本平臺計算拖航阻力用到的有關數據.
圖1 某大型自升式平臺示意圖
表5 某大型自升式平臺數據表
從各船級社公式和對阻力計算的闡述可見，拖航中的風阻力計算公式相似，也比較容易計算，摩擦阻力、剩余阻力和波浪阻力是平臺在水中所受到的阻力，用簡單的公式不容易模擬計算.所以一些國外船級社都推薦用水動力學軟件進行計算.
目前比較通用的水動力學軟件有CFD和AQWA,為目前應用廣泛的海上浮體和浮式結構操作模擬軟件， 不僅可以很好地計算浮體的穩性和水動力特性， 還可以對浮體的系泊、下水、吊裝和扶正等工況進行計算分析[3].CFD軟件可以計算靜水中和波浪中的阻力載荷，計算耗費資源多、周期長，但是計算結果更加準確.AQWA軟件是ANSYS的一個水動力模塊，只能計算波浪中的阻力，相對CFD而言，計算速度快、效率高，計算結果也相對準確.
數模分析計算波浪阻力是一個基于勢流理論的平均漂移力，作為拖船選取的理論依據是可行的，但瞬時的波浪力有可能很大，要注意一些異常波浪對船和平臺的破壞，并特別注意自振周期.
2.1 CFD數值計算模型
計算步驟如下：
(1) 平臺模型按照縮尺比1∶1繪制，忽略物理模型主甲板以上組件，忽略平臺艏部、尾部存在的三樁腿開口，如圖2所示.
(2) 計算域長330 m、寬300 m、高50 m, 如圖3所示.
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目前比較通用的水動力學軟件有CFD和AQWA,為目前應用廣泛的海上浮體和浮式結構操作模擬軟件， 不僅可以很好地計算浮體的穩性和水動力特性， 還可以對浮體的系泊、下水、吊裝和扶正等工況進行計算分析[3].CFD軟件可以計算靜水中和波浪中的阻力載荷，計算耗費資源多、周期長，但是計算結果更加準確.AQWA軟件是ANSYS的一個水動力模塊，只能計算波浪中的阻力，相對CFD而言，計算速度快、效率高，計算結果也相對準確
其中，細長桿梁結構可直接采用ANSYS Mechanical直接進行受力分析，大體積結構的整體性能評估采用ANSYS Aqwa進行水動力分析，復雜波浪載荷下的詳細結構性能評估采用ANSYS CFD進行流體流動分析。
其中，細長桿梁結構可直接采用ANSYS Mechanical直接進行受力分析，大體積結構的整體性能評估采用ANSYS Aqwa進行水動力分析，復雜波浪載荷下的詳細結構性能評估采用ANSYS CFD進行流體流動分析。
