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2011年天驊船在緬甸施工時，由于涌浪較大，導致船體對鋼樁頻繁撞擊，使得鋼樁在銷子眼處出現裂紋（如圖1），因此有必要研究波浪對絞吸船施工的影響。圖1 鋼樁裂紋二、分析工具本次分析采用常用的波浪力分析軟件AQWA進行分析，模擬船體在不同波浪情況下的運動狀態及受力情況。

1.2 輻射繞射理論繞射力是指浮體對入射波的反作用力，輻射力是因浮體本身運動產生波浪從而使物體受到的力[15]。波浪在遇到障礙物阻隔后會產生復雜的繞射現象，而浮體在發生橫搖等運動時會出現參數復雜的輻射現象。

任意懸鏈線段的運動方程如下：式中，m為單位長度的質量；Q為每單位長度的分布式力矩載荷；R為該段懸鏈線底端的位置向量；Se為該段長度；Fh和w分別為每單位長度的外部流體動力矢量和單元質量；T和M分別為該段底端的張力和力矩。系泊纜產生的恢復力將與水動力載荷和外力相加，以求解平臺的運動方程。

表4 靜水力計算結果 2.2 響應幅值算子搖蕩響應幅值算子即單位規則波下艦船的運動幅值。AQWA軟件對艦船的橫搖、艏搖、縱搖、縱蕩、橫蕩和垂蕩6個自由度下隨不同頻率規則波的搖蕩幅值算子定義如公式（1）所示[6]。式中：Yyζ（ω）為艦船的響應幅值算子；ζA為波幅；YA（ω）為艦船的運動幅值。

不同截面纜索受到的海流阻力可簡化為經典的圓柱繞流模型，且海流可看作是一種穩定的平面流動，單位長度上纜索受到的海流力[5]可表示為式（1）和式（2）中：fD為圓柱形纜索單位長度上受到的法向海流力，又稱阻力；fDf為圓柱形纜索單位長度上受到的切向海流力，又稱摩擦力；CD為法向阻力系數；Cf為切向阻力系數；vc為法向相對海流速度；vf為切向相對海流速度；ρW為海水密度；D為圓柱形纜索的直徑。

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

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。

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。

圖1 浮式風力機結構示意圖?圖2 浮式風力機系泊系統布置圖水動力模型的建立 在AQWA中建立浮式基礎的水動力模型如圖3所示。基于三維勢流理論計算浮式基礎的水動力系數,包括靜水恢復力系數、附加質量和阻尼系數以及一階和二階波浪載荷傳遞函數,其中0°入射方向下一階波浪載荷傳遞函數的計算結果如圖4所示。

本文全耦合數值分析方法基于FAST源代碼和AQWA內置的動態鏈接庫(user_force.dll)實現。

課程內容 01、船舶海洋工程仿真背景概述 02、ANSYS在船舶海洋工程領域的仿真解決方案 03、ANSYS結構產品功能與Aqwa水動力分析功能特點 04、Aqwa與Mechanical耦合仿真計算波浪載荷作用下船體受力變形分析流程