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設計波通常是簡化的規則波，可以采用水動力軟件直接計算波浪對平臺的載荷。波浪載荷的傳遞，并不僅僅是載荷的施加，還需要考慮水動力結構的網格模型和強度校核模塊的網格模型的差異，包括單元類型的差異、單元位置和形狀的差異。在載荷傳遞的過程中，需要考慮網格的匹配。3波浪載荷計算與傳遞一般來說，海洋平臺在海面上受到的與波浪相關的載荷包括靜水壓力、動水壓力和運動產生的慣性載荷。

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

即風載荷下產生的彎矩和扭矩作用傳遞到平臺引起平臺位置與形態的改變，還會影響到平臺上浪載荷的大小。反之，平臺在波浪載荷作用下的運動響應，也會引起葉輪位置改變，導致氣動載荷發生變化。所以必須充分考慮作用于漂浮式風力機上的風波耦合作用，但是海工計算軟件AQWA無法實時計算漂浮式風力機風載荷的需求。

周丙浩等[9]利用Fortran對AQWA進行二次開發，研究風力機、水輪機與平臺的耦合運動效應。 本文以“海洋漁場1號”為母型設計了一型半潛式海洋牧場養殖裝置，結合海洋能源利用和漁業養殖，在海洋牧場上安裝風力機和潮流能水輪機。根據平臺結構設計的2種系泊系統，利用間接時域分析法進行時域水動力性能的分析。

[5] 沈雨生，周益人.不同波浪和裝載條件下系泊船舶橫搖運動試驗研究[J].水動力學研究與進展，2018,33(3):364-369.[6] 高巍.ANSYS AQWA軟件入門與提高[M].北京：中國水利水電出版社，2017.文章來源：中國新技術新產品. 2023(08)

周丙浩等[9]利用Fortran對AQWA進行二次開發，研究風力機、水輪機與平臺的耦合運動效應。 本文以“海洋漁場1號”為母型設計了一型半潛式海洋牧場養殖裝置，結合海洋能源利用和漁業養殖，在海洋牧場上安裝風力機和潮流能水輪機。根據平臺結構設計的2種系泊系統，利用間接時域分析法進行時域水動力性能的分析。

圖7 鋼樁模型鋼樁的材料為DH36，其材料參數如下表所示： 在Ansys中對鋼樁劃分網格，添加約束和載荷，如下圖所示： 圖8 劃分網格，添加約束和載荷對鋼樁施加1.5*e6N的載荷后，計算結果如下圖所示：圖9 鋼樁應變云圖圖10 鋼樁應力云圖5、仿真計算結果 鋼樁樁底反力（N） 最大應力（Pa）

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

表2 傳輸纜和感知纜的水動力參數求解高非線性的偏微分方程組的方法有很多，AQWA軟件采用的是時間域解法，該方法在模型化時可考慮所有的非線性，在每個時間步上對每個質量項、阻尼項、剛度項和載荷項進行重新計算。

關鍵詞：港口工程;三維勢流理論;浮式防波堤;幅值響應算子;附加質量;0 引 言隨著人類對海洋資源開發的深入，對沿岸結構和某些海洋工程結構物保護的需求也越來越大。防波堤作為一種重要的現代海洋工程結構物，能起到減弱外海波浪強度、維持堤內水域平穩、保護港內建筑及海洋工程結構物安全的作用。浮式防波堤是一種常見的海洋工程結構物，主要由浮體結構和系泊系統組成。

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。

由于采用了有效的附加質量隨時間變化的近似計算方法，該方法運行速度較快。結果顯示，與GBS平臺的甲板載荷測量值總體上吻合良好。使用商用的Volume-of-Fluid方法進行的全非線性建模初步研究取得了有前景的結果。所得波浪運動學和甲板載荷在合理范圍內，盡管仍有改進空間。由于邊界反射，大型數值波浪域與計算機性能之間的平衡目前是一個挑戰。

邊界數據 隨著氣象衛星處理圖像效率和計算能力的不斷提高，全球尺度上海洋建模的精度和空間/時間分辨率都在不斷提高。有國際機構和組織開發了多套數據庫，負責收錄全球或局部區域范圍內的海洋氣象信息，能夠提供不同尺度、不同格式的邊界輸入數據。主流的有ERA5, CFSR, COSMO, TPXO。在本案例的三個區域中，會選取最適合的數據集作為輸入數據。

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。

結構計算中含有兩個加載步，使用兩個測試非恒幅載荷（序列載荷）來計算不同工況的疊加疲勞，基于這個案例可以實現不同工況的疲勞損傷疊加計算。視頻文件主要演示練習workbench和ncode的基礎操作，一些經驗介紹會更詳細一些。

主要算法可能包括：1) 流體動力學算法：用于模擬水流、波浪、潮汐等海洋流體的運動和力學特性。2) 結構力學算法：用于分析海洋結構（如船舶、平臺等）在波浪和風力作用下的應力和變形。3) 聲波傳播算法：用于研究水下聲學傳播、聲吶信號傳輸等問題。4) 數值模擬算法：用于模擬海洋和海岸工程問題的數值方法，如有限元法、邊界元法等。

該案例提供了完整的可運行文件，包括模型文件（TrussArcBridge.cdb）和計算命令流文件（TrussArcBridge.mac），用戶可直接在 ANSYS 環境中加載并執行，也適用于ansys workbench，快速得到結構受力結果。

以上幾種分析都可以在SimLab模塊中完成，流固交界面的耦合數據在后臺傳遞，無需用戶編輯腳本。TFSI模型的計算代價最小，通常用于流體靜載荷或溫度梯度引起的固體小變形，例如汽車排氣管的熱應力，發動機水套的熱應力，車燈的熱應力等等場景。 排氣歧管的TFSI分析案例AcuSolve模型的管路入口為高溫高壓氣體，管路出口為大氣壓和環境溫度，管路外壁面是自然對流散熱邊界。