系泊系統(tǒng)時(shí)域計(jì)算
關(guān)注創(chuàng)建者：姜講蔣醬 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-16
系泊系統(tǒng)時(shí)域計(jì)算的視頻教程
ANSYS新能源汽車懸架系統(tǒng)進(jìn)階培訓(xùn)課程-國標(biāo)極端工況-剛度撓度強(qiáng)度超彈性結(jié)構(gòu)疲勞時(shí)域法振動(dòng)分析
課程介紹： 目標(biāo)受眾 汽車工程專業(yè)人士：特別是專注于懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的工程師。 CAE分析師與研究人員：尋求在剛度、強(qiáng)度、超彈性結(jié)構(gòu)變形及振動(dòng)分析等方面深化專業(yè)知識(shí)的技術(shù)人員。 高校教師與學(xué)生：研究機(jī)械工程、車輛工程等領(lǐng)域，對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有興趣的學(xué)者與學(xué)生。 產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員：負(fù)責(zé)產(chǎn)品開發(fā)中的安全性評(píng)估、可靠性分析等工作的專業(yè)人員。
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Mesys軸與軸承、軸系的計(jì)算與設(shè)計(jì)優(yōu)化系統(tǒng)
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系泊系統(tǒng)時(shí)域計(jì)算的實(shí)例教程
在系泊方面，KIM等[4]針對(duì)一種FPSO進(jìn)行系泊系統(tǒng)時(shí)域耦合，分析了不同風(fēng)浪下的浮體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系泊動(dòng)力分析，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比。TANG等[5]通過建立網(wǎng)箱的時(shí)域數(shù)值模型，分析破損系泊系統(tǒng)下網(wǎng)箱的運(yùn)動(dòng)情況及系泊力的變化。LIN等[6]通過AQWA軟件對(duì)半潛式浮式平臺(tái)進(jìn)行水動(dòng)力性能及系泊系統(tǒng)分析，并研究了系泊對(duì)平臺(tái)水動(dòng)力的影響。結(jié)合前人所研究的結(jié)論，馬勇等[7]考慮了水輪機(jī)、風(fēng)力機(jī)與平臺(tái)的相互作用；郭小天等[8]針對(duì)潮流能發(fā)電裝置在各種外載荷下的運(yùn)動(dòng)性能，合理地設(shè)計(jì)了適用于潮流能發(fā)電站的彈性索-錨鏈組合系泊系統(tǒng)。周丙浩等[9]利用Fortran對(duì)AQWA進(jìn)行二次開發(fā)，研究風(fēng)力機(jī)、水輪機(jī)與平臺(tái)的耦合運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。
本文以“海洋漁場(chǎng)1號(hào)”為母型設(shè)計(jì)了一型半潛式海洋牧場(chǎng)養(yǎng)殖裝置，結(jié)合海洋能源利用和漁業(yè)養(yǎng)殖，在海洋牧場(chǎng)上安裝風(fēng)力機(jī)和潮流能水輪機(jī)。根據(jù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的2種系泊系統(tǒng)，利用間接時(shí)域分析法進(jìn)行時(shí)域水動(dòng)力性能的分析。研究成果可為海洋牧場(chǎng)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供有效依據(jù)，為未來海洋牧場(chǎng)與能源綜合利用平臺(tái)的設(shè)計(jì)建造提供參考。
01
計(jì)算理論及模型
1.1 時(shí)域計(jì)算方法
對(duì)于研究浮體在波浪下的運(yùn)動(dòng)問題，首先需要求解流場(chǎng)速度勢(shì)[10]。通過線型疊加入射勢(shì)、輻射勢(shì)及繞射勢(shì)，以此來表示浮體周圍流場(chǎng)的總速度勢(shì)：
式中：Φ1(x,y,z,t)為入射波速度勢(shì)；ΦR(x,y,z,t)為輻射速度勢(shì)；ΦD(x,y,z,t)為繞射速度勢(shì)；(x,y,z)為流場(chǎng)中的位置坐標(biāo)；t為時(shí)間。
展開 在系泊方面，KIM等[4]針對(duì)一種FPSO進(jìn)行系泊系統(tǒng)時(shí)域耦合，分析了不同風(fēng)浪下的浮體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系泊動(dòng)力分析，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比。TANG等[5]通過建立網(wǎng)箱的時(shí)域數(shù)值模型，分析破損系泊系統(tǒng)下網(wǎng)箱的運(yùn)動(dòng)情況及系泊力的變化。LIN等[6]通過AQWA軟件對(duì)半潛式浮式平臺(tái)進(jìn)行水動(dòng)力性能及系泊系統(tǒng)分析，并研究了系泊對(duì)平臺(tái)水動(dòng)力的影響。結(jié)合前人所研究的結(jié)論，馬勇等[7]考慮了水輪機(jī)、風(fēng)力機(jī)與平臺(tái)的相互作用；郭小天等[8]針對(duì)潮流能發(fā)電裝置在各種外載荷下的運(yùn)動(dòng)性能，合理地設(shè)計(jì)了適用于潮流能發(fā)電站的彈性索-錨鏈組合系泊系統(tǒng)。周丙浩等[9]利用Fortran對(duì)AQWA進(jìn)行二次開發(fā)，研究風(fēng)力機(jī)、水輪機(jī)與平臺(tái)的耦合運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。
本文以“海洋漁場(chǎng)1號(hào)”為母型設(shè)計(jì)了一型半潛式海洋牧場(chǎng)養(yǎng)殖裝置，結(jié)合海洋能源利用和漁業(yè)養(yǎng)殖，在海洋牧場(chǎng)上安裝風(fēng)力機(jī)和潮流能水輪機(jī)。根據(jù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的2種系泊系統(tǒng)，利用間接時(shí)域分析法進(jìn)行時(shí)域水動(dòng)力性能的分析。研究成果可為海洋牧場(chǎng)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供有效依據(jù)，為未來海洋牧場(chǎng)與能源綜合利用平臺(tái)的設(shè)計(jì)建造提供參考。
01
計(jì)算理論及模型
1.1 時(shí)域計(jì)算方法
對(duì)于研究浮體在波浪下的運(yùn)動(dòng)問題，首先需要求解流場(chǎng)速度勢(shì)[10]。通過線型疊加入射勢(shì)、輻射勢(shì)及繞射勢(shì)，以此來表示浮體周圍流場(chǎng)的總速度勢(shì)：
式中：Φ1(x,y,z,t)為入射波速度勢(shì)；ΦR(x,y,z,t)為輻射速度勢(shì)；ΦD(x,y,z,t)為繞射速度勢(shì)；(x,y,z)為流場(chǎng)中的位置坐標(biāo)；t為時(shí)間。
展開 智能船舶的發(fā)展已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)船舶工業(yè)和航運(yùn)領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)船舶智能化的最后一步就是實(shí)現(xiàn)船舶自動(dòng)系泊，磁力式自動(dòng)系泊與真空式自動(dòng)系泊因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的兩種自動(dòng)系泊技術(shù)。下面從原理、優(yōu)缺點(diǎn)、產(chǎn)品等方面詳細(xì)介紹磁力式自動(dòng)系泊系統(tǒng)與真空式自動(dòng)系泊系統(tǒng)，并與傳統(tǒng)的纜繩系泊進(jìn)行對(duì)比。
自動(dòng)系泊是船舶完成自動(dòng)靠泊控制后的重要步驟。傳統(tǒng)的船舶系泊方式是用鋼絲或尼龍纜繩將船舶固定在碼頭上，系泊作業(yè)時(shí)需要一定數(shù)量的帶纜工人或帶纜艇。這種依靠系纜工人的傳統(tǒng)系泊方式，工作強(qiáng)度大、效率低、環(huán)境差，作業(yè)難度大，存在脫纜、斷纜等安全隱患。近幾十年來，海上運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)是增加船舶尺寸和專業(yè)化碼頭的作業(yè)，這意味著離岸港口和系泊系統(tǒng)必須面對(duì)更具有挑戰(zhàn)性的風(fēng)、浪、流等條件。自動(dòng)系泊技術(shù)的應(yīng)用將極大地改善碼頭工人帶纜、系纜的工作強(qiáng)度，解放生產(chǎn)力，讓航運(yùn)全程無人化的步伐再次向前邁進(jìn)一步。在目前的科技水平下，磁力式自動(dòng)系泊技術(shù)與真空式自動(dòng)系泊技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)系泊系統(tǒng)的兩種主要技術(shù)手段。纜繩系泊、磁力式自動(dòng)系泊與真空式自動(dòng)系泊如圖1所示。
圖1 纜繩系泊、磁力式自動(dòng)系泊與真空式自動(dòng)系泊
磁力式自動(dòng)系泊
1.工作原理
磁力式自動(dòng)系泊系統(tǒng)由基座、控制箱、機(jī)械臂、液壓缸、磁力吸盤、位移傳感器與三向力傳感器組成。船舶靠泊過程中，位移傳感器測(cè)得其位置，經(jīng)控制箱計(jì)算后，自動(dòng)控制各液壓缸，從而控制機(jī)械臂和磁力吸盤對(duì)船舶進(jìn)行減震和系泊。
展開 摘要: 針對(duì)一個(gè)具有非對(duì)稱下浮體結(jié)構(gòu)的新型半潛式起重平臺(tái)，基于三維勢(shì)流理論，采用水動(dòng)力計(jì)算軟件Aqwa，根據(jù)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該平臺(tái)的懸鏈?zhǔn)?em>系泊系統(tǒng)進(jìn)行布置并進(jìn)行3h時(shí)域系泊模擬?？紤]3種不同的風(fēng)浪流海況，研究此平臺(tái)的系泊系統(tǒng)特性。研究發(fā)現(xiàn)8根系泊纜方案較12根系泊纜方案更為經(jīng)濟(jì)且能滿足性能要求，最后針對(duì)8根系泊纜方案選取了5種懸鏈松弛度，對(duì)比找出最佳松弛度，發(fā)現(xiàn)最佳松弛度為7.5。
關(guān)鍵詞：非對(duì)稱半潛式起重平臺(tái)；勢(shì)流理論；系泊系統(tǒng)；懸鏈松弛度
0 引言
半潛式平臺(tái)擁有優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能，在海上石油勘探、開采方面得到了廣泛的應(yīng)用[1–2]，半潛式起重支持平臺(tái)在海上石油開發(fā)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(tái)（非對(duì)稱）（見圖1），與傳統(tǒng)的半潛平臺(tái)結(jié)構(gòu)上有很大區(qū)別。結(jié)構(gòu)關(guān)于中縱剖面非對(duì)稱，2臺(tái)起重機(jī)同時(shí)安裝在大浮筒一側(cè)，雙機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí)能有效靈活地調(diào)節(jié)起重平臺(tái)與被安裝平臺(tái)的距離，顯著提升作業(yè)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(tái)總排水量58206t，主浮筒長(zhǎng)為137.75m，寬19.5m，高12m；副浮筒長(zhǎng)為122m，寬13.5m，高12m。與之相對(duì)應(yīng)的，主支柱長(zhǎng)為22.5m，寬19.5m，高18m；支腿支柱長(zhǎng)為16.5m，寬13.5m，高18m。箱型上層船體總長(zhǎng)為81m，寬81m，高12.8m。平臺(tái)的具體主尺度參數(shù)如表1所示。
半潛式平臺(tái)系泊系統(tǒng)特性研究對(duì)于平臺(tái)及系泊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化具有重要意義。因?yàn)?em>時(shí)域迭代的方法計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，為了做到平衡精度和效率，文獻(xiàn)[5–8]提出了一些有效的完全耦合計(jì)算方法。
展開 在海洋工程中，單點(diǎn)系泊系統(tǒng)主要有兩種作用：一是被用于定位系泊浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置 FPSO(Floating Production Storage and Offloading System)，二是被用于外輸原油終端。與固定碼頭相比，單點(diǎn)系泊的最大特點(diǎn)即系泊方式是“點(diǎn)”，也就是大型油輪或超大型油輪可以系泊于近海海面上的一個(gè)深水“點(diǎn)”，然后進(jìn)行裝卸貨操作。單點(diǎn)系泊系統(tǒng)基本上可分為懸鏈浮筒式系泊系統(tǒng)(CALM，catenary anchor leg mooring)、單錨腿式系泊(SALM)、軟剛臂式系泊系統(tǒng)（SYS)、內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)（IT)和外轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)（ET)五大類。本文主要介紹CALM單點(diǎn)系泊系統(tǒng)。
國際上第一個(gè)懸CALM單點(diǎn)系泊系統(tǒng)，是1958年由美國IMODCO公司為瑞典皇家海軍在瑞典達(dá)拉羅港設(shè)計(jì)和建造的。這是一個(gè)具有特別用途、能夠系泊3000噸船舶的系統(tǒng)。40多年來，隨著近海石油勘探開發(fā)和海上運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展, CALM單點(diǎn)系泊技術(shù)的發(fā)展十分迅速。目前，這種技術(shù)已作為一種成熟的海上中轉(zhuǎn)、倉儲(chǔ)、過駁技術(shù)被世界各國競(jìng)相采用。
CALM單點(diǎn)系泊系統(tǒng)通常由一個(gè)能夠漂浮在海面上的浮筒和鋪設(shè)在海底的管道組成。浮筒漂浮在海面上，油輪上的原油通過漂浮軟管進(jìn)入浮筒后，從水下軟管進(jìn)入海底管線，輸?shù)桨渡系脑蛢?chǔ)罐。為防止浮筒隨海浪遠(yuǎn)距離漂移，用數(shù)根錨鏈將其與海床相連，這樣浮筒既可在一定范圍內(nèi)隨風(fēng)浪流漂浮移動(dòng)，增加緩沖作用，減少與巨輪間發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)，又不至于隨海浪漂走。
CALM系統(tǒng)分為Bogey Wheel CALM、Turntable CALM及Turret CALM三種類型。
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系泊系統(tǒng)時(shí)域計(jì)算的最新內(nèi)容
建模任務(wù)
成像系統(tǒng)性能會(huì)受到孔徑強(qiáng)烈的影響。不同形狀和不同大小的孔徑可能會(huì)改變點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）和調(diào)制傳輸函數(shù)（MTF）。為了研究這樣的影響，將旋轉(zhuǎn)的矩形孔放置在不同大小的入射平面波之前。然后，平面波由理想透鏡聚焦，并且在焦點(diǎn)平面上在不同條件下分析PSF函數(shù)和MTF函數(shù)。
摘要
成像系統(tǒng)性能會(huì)受到孔徑強(qiáng)烈的影響。不同形狀和不同大小的孔徑可能會(huì)改變點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）和調(diào)制傳輸函數(shù)（MTF）。為了研究這樣的影響，將旋轉(zhuǎn)的矩形孔放置在不同大小的入射平面波之前。然后，平面波由理想透鏡聚焦，并且在焦點(diǎn)平面上在不同條件下分析PSF函數(shù)和MTF函數(shù)。
建模任務(wù)
結(jié)果
高NA鏡頭系統(tǒng)中的高級(jí)PSF計(jì)算6個(gè)月前
眾所周知，光的矢量性質(zhì)在高NA聚焦情況下起著不可忽略的作用。 在此示例中，展示了通過高NA非球面透鏡聚焦線性偏振高斯光束的案例，并顯示了焦平面中的非對(duì)稱PSF現(xiàn)象。 通過檢查焦平面中的電磁場(chǎng)分量，可以發(fā)現(xiàn)不對(duì)稱性是由相對(duì)較強(qiáng)的Ez分量引起的。
摘要
摘要
眾所周知，光的矢量性質(zhì)在高NA聚焦情況下起著不可忽略的作用。 在此示例中，展示了通過高NA非球面透鏡聚焦線性偏振高斯光束的案例，并顯示了焦平面中的非對(duì)稱PSF現(xiàn)象。 通過檢查焦平面中的電磁場(chǎng)分量，可以發(fā)現(xiàn)不對(duì)稱性是由相對(duì)較強(qiáng)的Ez分量引起的。
建模任務(wù)
對(duì)于戶外應(yīng)用產(chǎn)品，尤其對(duì)于儲(chǔ)能直流側(cè)集裝箱系統(tǒng)，外部傳熱量對(duì)于系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)至關(guān)重要，包括太陽熱輻射和外部空氣熱滲入量，需要詳細(xì)計(jì)算評(píng)估。本案例總計(jì)提煉出精準(zhǔn)計(jì)算公式，輸入尺寸和內(nèi)外溫差，可精準(zhǔn)快速計(jì)算出外部傳熱量。
本次模擬對(duì)象為某鋼廠二棒線及二高線加熱爐管道及除塵器，共2套系統(tǒng)：1）煤煙脫硫除塵系統(tǒng)；2）空煙脫硫除塵系統(tǒng)；煤煙系統(tǒng)中二棒加熱爐煤煙及2臺(tái)高線加熱爐煤煙共3路煙氣混合后進(jìn)入SDS脫硫除塵裝置，經(jīng)脫硫除塵后通過引風(fēng)機(jī)排放；空煙系統(tǒng)中二棒加熱爐空煙及2臺(tái)高線加熱爐空煙共3路煙氣混合后進(jìn)入SDS脫硫除塵裝置，經(jīng)脫硫除塵后通過引風(fēng)機(jī)排放。現(xiàn)采用CFD技術(shù)對(duì)上述兩套系統(tǒng)100%負(fù)荷及50%負(fù)荷時(shí)
摘要
眾所周知，光的矢量性質(zhì)在高數(shù)值孔徑聚焦條件下不可忽視。在這個(gè)案例中，展示了由高數(shù)值孔徑非球面透鏡聚焦的線性偏振高斯光束，顯示了焦平面上非均勻的PSF。通過檢查焦平面上的電磁場(chǎng)分量，可以發(fā)現(xiàn)不均勻性是由相對(duì)強(qiáng)的Ez分量引起。
建模任務(wù)
結(jié)果
文件信息
摘要
對(duì)于實(shí)際成像系統(tǒng)，孔徑對(duì)其性能影響很大。在不同的系統(tǒng)配置和不同的光照條件下，孔徑的實(shí)際形狀可能會(huì)有很大的不同。為了研究這種影響，我們模擬了一個(gè)由準(zhǔn)直物鏡和人眼組成的成像系統(tǒng)。通過對(duì)不同光照條件下，PSF和MTF的計(jì)算，研究了全孔徑照明和部分孔徑照明的案例。
1. 建模任務(wù)
2. 結(jié)果
摘要
眾所周知，光的矢量性質(zhì)在高NA聚焦情況下起著不可忽略的作用。 在此示例中，展示了通過高NA非球面透鏡聚焦線性偏振高斯光束的案例，并顯示了焦平面中的非對(duì)稱PSF現(xiàn)象。 通過檢查焦平面中的電磁場(chǎng)分量，可以發(fā)現(xiàn)不對(duì)稱性是由相對(duì)較強(qiáng)的Ez分量引起的。
建模任務(wù)
結(jié)果
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摘要
眾所周知，光的矢量性質(zhì)在高NA聚焦情況下起著不可忽略的作用。在此示例中，展示了通過高NA非球面透鏡聚焦線性偏振高斯光束的案例，并顯示了焦平面中的非對(duì)稱PSF現(xiàn)象。通過檢查焦平面中的電磁場(chǎng)分量，可以發(fā)現(xiàn)不對(duì)稱性是由相對(duì)較強(qiáng)的Ez分量引起的。
建模任務(wù)
結(jié)果
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