水動力分析的案例
【直播】行業(yè)頂級專家?guī)泶芭c海洋工程水動力分析
船舶與海洋工程水動力分析
-AQWA軟件入門與提高
什么是AQWA
ANSYS AQWA作為ANSYS船舶與海洋工程行業(yè)專用仿真工具，用于計算船舶與海洋工程水動力學(xué)性能問題功能完備。可滿足桅、桁、EPSOs、TLPs、半潛水系統(tǒng)、停泊系統(tǒng)、救生系統(tǒng)等各種海面浮動結(jié)構(gòu)的水動力學(xué)設(shè)計、分析需求。目前，AQWA已經(jīng)整合到ANSYS Workbench平臺，用戶可以在workbench中建模、分網(wǎng)、求解與后處理。這種整合一方面使得水動力計算與結(jié)構(gòu)計算可以在統(tǒng)一界面中完成，另一方面也可以實現(xiàn)不同求解器之間結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞與模型信息繼承與共享。
課程內(nèi)容
本場直播共分3講，超多課時，干貨多多，重點是免費，免費，免費！
老師還開啟了船舶與海洋工程水動力分析的線下專題課程
（點我了解線下專題課程）
第一講：目前主流商業(yè)水動力計算軟件情況介紹
直播時間：7月4日 19:00
WAMIT、AQWA、MOSES、Orcaflex以及其他軟件的介紹，包括主要應(yīng)用領(lǐng)域、功能、軟件優(yōu)劣勢等
第二講：經(jīng)典AQWA建模
直播時間：7月11日 19:00
主要介紹通過經(jīng)典ANSYS APDL建模和通過經(jīng)典AQWA的Line plan功能建立船體模型。
第三講：經(jīng)典AQWA水動力計算
直播時間：7月18日 19:00
介紹通過經(jīng)典AQWA進行浮體水動力計算的流程，阻尼修正、結(jié)果查看與后處理。
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ANSYS AQWA作為ANSYS船舶與海洋工程行業(yè)專用仿真工具，用于計算船舶與海洋工程水動力學(xué)性能問題功能完備。可滿足桅、桁、EPSOs、TLPs、半潛水系統(tǒng)、停泊系統(tǒng)、救生系統(tǒng)等各種海面浮動結(jié)構(gòu)的水動力學(xué)設(shè)計、分析需求。目前，AQWA已經(jīng)整合到ANSYS Workbench平臺，用戶可以在workbench中建模、分網(wǎng)、求解與后處理。這種整合一方面使得水動力計算與結(jié)構(gòu)計算可以在統(tǒng)一界面中完成，另一方面也可以實現(xiàn)不同求解器之間結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞與模型信息繼承與共享。
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AQWA軟件入門與提高
第一講：目前主流商業(yè)水動力計算軟件情況介紹；
直播時間：7月4日 19:00
WAMIT、AQWA、MOSES、Orcaflex以及其他軟件的介紹，包括主要應(yīng)用領(lǐng)域、功能、軟件優(yōu)劣勢等
第二講：經(jīng)典AQWA建模；
直播時間：7月11日 19:00
主要介紹通過經(jīng)典ANSYS APDL建模和通過經(jīng)典AQWA的Line plan功能建立船體模型。
第三講：經(jīng)典AQWA水動力計算；
直播時間：7月18日 19:00
介紹通過經(jīng)典AQWA進行浮體水動力計算的流程，阻尼修正、結(jié)果查看與后處理。
展開 【視頻教程】海工教程系列之AQWA入門-海洋工程水動力學(xué)分析第二講-第一章
【視頻教程】海工教程系列之AQWA入門-海洋工程水動力學(xué)分析第二講-第一章
講師：Nutshell
擅長領(lǐng)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
對視頻中有什么問題可以@我進行提問，看到我會盡量回答
展開 【視頻教程】海工教程系列之AQWA入門-海洋工程水動力學(xué)分析第二講-第二章
【視頻教程】海工教程系列之AQWA入門-海洋工程水動力學(xué)分析第二講-第二章
講師：Nutshell
擅長領(lǐng)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
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【專題研究】美國海軍艦船的水動力設(shè)計與優(yōu)化簡介
將理論分析與試驗分析組合在一起，以便能夠提高水動力設(shè)計的精準度。
本文來自：MARIC情報站
Fluent實用案例 | Suboff直航水動力仿真
本案例利用Fluent以美國國防高等研究計劃 署 (DARPA) 的標準 SUBOFF 全附體模型 ( 無螺旋槳 )
為研究對象展開靜態(tài)水動力仿真分析，并與相關(guān)實驗數(shù)據(jù)展開對比，發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果較為接近。本案例所進行的設(shè)置十分簡單。通過此案例后續(xù)可以進一步對各種水下航行體模型展開計算，并通過改變攻角、添加螺旋槳等方式，進行更為復(fù)雜的水下航行體水動力仿真計算。
1 workbench 設(shè)置
本案例具體設(shè)置如下圖 ：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
整體幾何結(jié)構(gòu)如下圖:s uboff長為L,直徑為D。外部計算域長為4L ，半徑為12D 。距離入口邊界與模型首部距離為L，出口邊界與模型尾部距離為L 。入口邊界條件設(shè)置速度入口邊界，出口邊界條件設(shè)置為壓力出口邊界， SUBOFF表面設(shè)置為無滑移壁面邊界條件，其余壁面設(shè)置為對稱壁面邊界條件 。
3 Fluent Meshing 設(shè)置
3.1 網(wǎng)格設(shè)置
采用 Fluent meshing進行網(wǎng)格劃分，采用六面體網(wǎng)格劃分，并劃分相對應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。需要對suboff附近區(qū)域進行網(wǎng)格加密，具體網(wǎng)格劃分如下圖所示：
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
由于本文僅分析穩(wěn)態(tài)Suboff的水動力特性，因此僅需要進行穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果的討論，此處的設(shè)置比較簡單，勾選為穩(wěn)態(tài)計算。
4.2 模型設(shè)置
由于是簡單的阻力計算，因此可以選擇K-W SST湍流模型進行仿真計算。
展開 【開源CAE培訓(xùn)通知】TELEMAC-MASCARET水動力及泥沙遷移專題培訓(xùn)
TELEMAC-MASCARET是法國電力集團（EDF）的法國國立水利與環(huán)境實驗室開發(fā)的一款研究水動力學(xué)和水文學(xué)領(lǐng)域的高性能數(shù)值仿真開源軟件。基于有限元法，使用不規(guī)則三角網(wǎng)格，讓復(fù)雜的海岸線和河口的描繪更為精確。該軟件可以構(gòu)建1D，2D和3D水動力學(xué)模型以解決波浪傳播, 波浪振動特性，水質(zhì)污染，泥沙輸運和海床形態(tài)變化等問題，擁有豐富的用戶技術(shù)支持和廣泛的工業(yè)應(yīng)用及驗證。
船舶快速性、水動力學(xué)分析Shipflow介紹
Shipflow是一款性能優(yōu)越的船舶流體力學(xué)分析專用軟件（數(shù)字化船模水池），適于民船和軍船的各種水動力特性研究，能夠分析波浪模式、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導(dǎo)阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數(shù)。
產(chǎn)品概述
Shipflow最初由瑞典的SSPA 公司和 Chalmers 科技大學(xué)在80年代聯(lián)合研制并推出，是針對船體和潛水器流體動力學(xué)數(shù)值模擬的專用軟件。經(jīng)過20多年的發(fā)展，在全世界擁有眾多的客戶群，為船舶流體力學(xué)研究提供了可靠、便利的工具。 Shipflow 相當于數(shù)字化的船模水池，適于進行民船和軍船的各種水動力特性研究。 Shipflow 模擬可以給出波浪模式、壓力分布、速度矢量、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導(dǎo)阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數(shù)。通過結(jié)合具體船型進行船舶流場特性預(yù)報，比較不同線型方案的性能優(yōu)劣，提高船舶設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期降低設(shè)計成本，發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性，加速產(chǎn)品更新?lián)Q代。
展開 改良楔形葉片旋轉(zhuǎn)空化器水動力學(xué)特性數(shù)值模擬分析
混合相連續(xù)性方程：
混合相動量方程：
氣相體積分數(shù)方程：
式中：xi xj xk為空間坐標；ρm ρv 分別為混合相和氣相的密度；ui uj uk為混合相速度；p 為壓力；δi j為克羅內(nèi)克符號；t 為時間；μm 為混合相的動力黏度；μt 為湍流的有效黏度；αv 為氣相（水蒸氣）的體積分數(shù)；Re，Rc 分別為氣相的產(chǎn)生率和冷凝率。混合相的密度ρm 和動力黏度μm 的定義為：
式中： ρl μl分別為液相（水）的密度和動力黏度；μv 為氣相的動力黏度。對于氣相體積分數(shù)方程中的氣相產(chǎn)生率 Re 和冷凝率 Rc，采用 Schnerr-Sauer 空化模型進行描述。當 p ? pv時，
當p ? pv 時，
式中： 為pv 飽和蒸汽壓；?B 為氣泡半徑，其與αv之間的函數(shù)關(guān)系如下：
式中， nb為氣泡的數(shù)量密度，在本文中，其值為nb = 1×1013 m?3。水和水蒸氣的物性依據(jù)國際水和蒸汽性質(zhì)協(xié)會（IAPWS）數(shù)據(jù)庫確定。
3 計算結(jié)果及分析
為了探究改良葉型對旋轉(zhuǎn)空化器水動力學(xué)特性的影響，針對不同的轉(zhuǎn)速（ω = 3 500，4 000 ，5 000 ，6 000 ，8 000，10 000，12 000 r/min）工況進行了數(shù)值模擬計算，并與原始葉型在相同轉(zhuǎn)速工況下的數(shù)值模擬結(jié)果進行了對比。圖 5 所示為不同轉(zhuǎn)速下 2 種葉型旋轉(zhuǎn)空化器所形成空泡形態(tài)的俯視圖。從圖中可以看出，空泡尺寸是隨轉(zhuǎn)速的升高而增大的。
展開 船舶快速性、水動力學(xué)分析Shipflow?
Shipflow是一款性能優(yōu)越的船舶流體力學(xué)分析專用軟件（數(shù)字化船模水池），適于民船和軍船的各種水動力特性研究，能夠分析波浪模式、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導(dǎo)阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數(shù)。
產(chǎn)品概述
Shipflow最初由瑞典的SSPA 公司和 Chalmers 科技大學(xué)在80年代聯(lián)合研制并推出，是針對船體和潛水器流體動力學(xué)數(shù)值模擬的專用軟件。經(jīng)過20多年的發(fā)展，在全世界擁有眾多的客戶群，為船舶流體力學(xué)研究提供了可靠、便利的工具。 Shipflow 相當于數(shù)字化的船模水池，適于進行民船和軍船的各種水動力特性研究。 Shipflow 模擬可以給出波浪模式、壓力分布、速度矢量、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導(dǎo)阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數(shù)。通過結(jié)合具體船型進行船舶流場特性預(yù)報，比較不同線型方案的性能優(yōu)劣，提高船舶設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期降低設(shè)計成本，發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性，加速產(chǎn)品更新?lián)Q代。
展開 國內(nèi)第一本關(guān)于ansys aqwa 的書籍出版了
如題 這也是我的第一本書
本書著眼于ANSYS AQWA軟件實際操作，在基本理論介紹基礎(chǔ)上對使用AQWA軟件進行浮體分析進行了介紹并輔以工程實例，力圖以一種全新的方式將海洋工程浮體分析工程實際與工程軟件使用結(jié)合起來并呈現(xiàn)給讀者。
本書共分6章，主要內(nèi)容包括：主流分析軟件介紹、海洋工程浮體分體理論基礎(chǔ)、經(jīng)典AQWA的建模、使用經(jīng)典AQWA進行浮體分析、AQWA與Workbench、分析實例。
本書面向的目標讀者為從事海洋工程浮體分析工作，以及使用AQWA軟件的學(xué)生和工程技術(shù)人員。
主要章節(jié)內(nèi)容：
第1章：主流分析軟件介紹。本章介紹了主要幾種主流的海洋工程浮體分析軟件的情況，比較了這幾種軟件的特點，著重介紹了AQWA軟件的發(fā)展歷史、主要功能以及運行界面等情況；
第2章：海洋工程浮體分析理論基礎(chǔ)。本章結(jié)合工程實際簡要介紹了海洋工程環(huán)境條件、流體動力學(xué)、耐波性與系泊定位分析理論并穿插介紹部分常用規(guī)范；
第3章：經(jīng)典AQWA的建模。本章介紹了基于經(jīng)典AQWA進行船體水動力模型建模與混合水動力模型建模的方法、主要流程以及部分建模技巧；
第4章：使用經(jīng)典AQWA進行浮體分析。對經(jīng)典AQWA的運行模式、命令卡片的含義等進行了解釋，并以一個實例說明使用經(jīng)典AQWA進行浮體分析的主要流程與數(shù)據(jù)處理方法；
第5章：AQWA與Workbench。對基于Workbench進行AQWA水動力分析的運行模式和方法進行了介紹，并以一個實例說明使用Workbench界面進行浮體分析的主要流程與數(shù)據(jù)處理方法；
第6章：分析實例。以四個較為完整的實例對使用AQWA進行多體水動力分析、混合模型水動力計算分析、靠泊分析、單點FPSO系泊分析的主要流程與方法進行了介紹。
展開 
干貨 | ANSYS軟件在海洋海工領(lǐng)域的應(yīng)用
潛艇類結(jié)構(gòu)ANSYS Awqa水動力分析
復(fù)雜波浪載荷下的詳細結(jié)構(gòu)性能評估，需要模擬海水波浪沖擊海工平臺等結(jié)構(gòu)的壓力分布狀況，獲得精確的載荷值，用于細節(jié)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)各方向的力載荷，拖曳力、升力等參數(shù)，再結(jié)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(chǎn)品可以進行海工結(jié)構(gòu)受力分析、水動力分析，可以解決海工結(jié)構(gòu)靜強度靜剛度、屈曲、蠕變、動態(tài)振動、沖擊碰撞、疲勞壽命以及水動力等工程問題。
海工結(jié)構(gòu)應(yīng)用場合
支架結(jié)構(gòu)連接部位強度與疲勞壽命分析
纜繩結(jié)構(gòu)強度校核分析
水動力—流體—結(jié)構(gòu)耦合仿真
展開 ANSYS軟件在海洋海工領(lǐng)域的應(yīng)用
波浪載荷因素是海工結(jié)構(gòu)強度與疲勞性能的重要影響因素，挪威船級社提出針對不同的海工結(jié)構(gòu)類型，應(yīng)采用不同的力學(xué)分析方法，比如細長桿梁結(jié)構(gòu)、大體積結(jié)構(gòu)的整體性能評估、復(fù)雜波浪載荷下的詳細結(jié)構(gòu)性能評估等等。其中，細長桿梁結(jié)構(gòu)可直接采用ANSYS Mechanical直接進行受力分析，大體積結(jié)構(gòu)的整體性能評估采用ANSYS Aqwa進行水動力分析，復(fù)雜波浪載荷下的詳細結(jié)構(gòu)性能評估采用ANSYS CFD進行流體流動分析。
當海工結(jié)構(gòu)體的特征尺寸小于最小波長的五分之一時，通常可把該結(jié)構(gòu)看為細長類結(jié)構(gòu)，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(yīng)力、變形分析，如海工桿梁支架結(jié)構(gòu)的強度與疲勞壽命計算。
細長桿梁ANSYS Mechanical結(jié)構(gòu)強度分析
對于船舶、潛艇、大型容器等大尺度海工結(jié)構(gòu)體，必須考慮結(jié)構(gòu)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(xué)計算，可用于模擬海工多體系統(tǒng)停泊，海工結(jié)構(gòu)耐波性，動力定位系統(tǒng)，港口防波性，海工結(jié)構(gòu)連接、卸載、斷開場景，水上水下安裝，海上抬升和運輸?shù)裙r。
潛艇類結(jié)構(gòu)ANSYS Awqa水動力分析
復(fù)雜波浪載荷下的詳細結(jié)構(gòu)性能評估，需要模擬海水波浪沖擊海工平臺等結(jié)構(gòu)的壓力分布狀況，獲得精確的載荷值，用于細節(jié)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)各方向的力載荷，拖曳力、升力等參數(shù)，再結(jié)合ANSYS Mechanical進行受力分析。
展開 NavCad與CAESES耦合的AUV航速功率優(yōu)化探索
水下機器人水動力分析與優(yōu)化直接影響到續(xù)航力等主要技術(shù)指標，越來越得到關(guān)注與重視。
2019年中國海洋經(jīng)濟博覽會上，看到了多來越多廠家推出了自己的水下機器人產(chǎn)品，象征著行業(yè)的高速發(fā)展和持續(xù)繁榮。
CAESES 軟件作為CAE設(shè)計優(yōu)化平臺，可以方便的構(gòu)建出各類AUV模型，同時支持各種連接外部求解器（例如CFD求解器），通過優(yōu)化算法找到更為合適的設(shè)計方案。AUV特點是形狀主尺度多變并不固定，長度，直徑等參數(shù)都有可能有較大的變化范圍。通常我們使用CFD計算手段作為AUV水動力分析的手段，但CFD單個計算耗時較長，在有限的時間內(nèi)往往探索設(shè)計空間有限，NavCad作為美國HydroComp公司船舶專用的阻力推進性能分析軟件，高級版本支持腳本運行以及AUV的水動力分析，計算速度快，可以很好的作為CAESES耦合求解器solver，自動計算每個AUV設(shè)計的阻力和推進性能，進行更多設(shè)計方案的探索，可作為CFD優(yōu)化的的前置工具，為CFD優(yōu)化提供更好的“初始設(shè)計”。
AUV 計算評估模型
NavCad中，提供了submarine and SWATH 的預(yù)估模型，通過類圓柱形的定義定義幾何特性，如下圖顯示：
除了常規(guī)的計算方法外，NavCad還提供了基于 HydroComp 58類模型試驗數(shù)據(jù)得到的獨有方法，提高評估的準確性。
CAESES作為CAE優(yōu)化設(shè)計平臺，需要結(jié)合第三方求解器，通過求解器的計算結(jié)果驅(qū)動設(shè)計的演變。在CAESES中我們可以進行全參數(shù)化的幾何，例如AUV案例這種模型；也可以導(dǎo)入現(xiàn)有模型，進行變形，我們稱之為半?yún)?shù)化模型。
設(shè)計優(yōu)化過程
本次AUV的研究主要目標是在排水量一定的情況下，以求減小阻力和功率的消耗。
展開 【技術(shù)】潛艇船首形式的水聲學(xué)和水動力學(xué)優(yōu)化
本次研究的主要目的是利用高保真的 CFD 模擬和自動化的工作流程，通過優(yōu)化船首形式來提高潛艇的水聲和水動力性能。
前 言
潛艇自發(fā)噪聲的來源可分為三大類。螺旋槳噪聲是當潛艇航速達到足以產(chǎn)生空泡時，由潛艇螺旋槳產(chǎn)生的噪聲。水動力噪聲包括潛艇在水中運動產(chǎn)生的各種噪聲源。機械噪聲是由潛艇上的推進、操縱和輔助機械產(chǎn)生的噪聲。水動力噪聲是主要的噪聲源，也是本次研究的主要研究對象。而潛艇模型是基于稱為DARPA SUBOFF的標準幾何模型。
本次研究利用高保真的CFD求解器 STAR-CCM + 求解流動的非定常RANS方程 和水聲學(xué)的 Ffowcs-William 和 Hawkings (FW-H)方程，開發(fā)了一個迭代設(shè)計過程，以降低水動力噪聲水平。利用CAESES軟件創(chuàng)建艇體的參數(shù)化幾何模型，由此，艇體的變體模型可以在搭建的自動化工作流程中被自動化的創(chuàng)建和利用。潛艇船首的形狀已用下列方程參數(shù)化，該方程創(chuàng)建了一條對稱曲線:
*參數(shù)化的對稱船首
多目標優(yōu)化的目的是減少船體的總阻力以及螺旋槳槳轂后一米處產(chǎn)生的噪聲。所選擇的優(yōu)化方法有一個使用 Sobol 算法的 DoE 初始步驟，得到的結(jié)果用作輸入，然后使用大家熟知的開放源碼 Python 庫中的LinearNDInterpolator方法建立代理模型。最后，用 NSGA-II 算法對目標函數(shù)進行求解。CAESES 軟件本身包含一個算法庫，算法有 Sobol 和 NSGA-II等。然而，LinearNDInterpolator 方法是通過 python 腳本實現(xiàn)的，并通過CAESES方便的特性定制功能與 CAESES 耦合。
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