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摘 要：利用水動力分析軟件AQWA,基于三維勢流理論，采用數值分析法對圓筒型浮式防波堤進行了水動力研究；計算得到了不同浪向下的防波堤幅值響應算子、不同水深下的附加質量、防波堤運動響應和纜索張力。研究結果表明：本浮式防波堤橫蕩、縱蕩與垂蕩運動主要由低頻運動引起；由于系泊纜多為艏纜和艉纜，因而浮體縱蕩運動時域幅值較小，相較橫蕩與垂蕩的運動幅值小一個數量級。

在系泊方面，KIM等[4]針對一種FPSO進行系泊系統時域耦合，分析了不同風浪下的浮體運動響應和系泊動力分析，并與試驗數據作對比。TANG等[5]通過建立網箱的時域數值模型，分析破損系泊系統下網箱的運動情況及系泊力的變化。LIN等[6]通過AQWA軟件對半潛式浮式平臺進行水動力性能及系泊系統分析，并研究了系泊對平臺水動力的影響。

在系泊方面，KIM等[4]針對一種FPSO進行系泊系統時域耦合，分析了不同風浪下的浮體運動響應和系泊動力分析，并與試驗數據作對比。TANG等[5]通過建立網箱的時域數值模型，分析破損系泊系統下網箱的運動情況及系泊力的變化。LIN等[6]通過AQWA軟件對半潛式浮式平臺進行水動力性能及系泊系統分析，并研究了系泊對平臺水動力的影響。

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

物理模型: 描述波浪、浮體和流體（水）之間的相互作用。這需要考慮流體力學、彈性力學和動力學。2、波浪模擬使用譜分析方法或其他波浪生成技術，模擬實際海洋環境中的波浪。調整波浪參數，如波高、波長、周期等，以匹配實際條件。3、流固耦合分析設置浮體與流體之間的交互邊界條件。這通常涉及到動網格技術，以適應浮體的運動。

水動力載荷的分析則主要基于三維勢流理論,采用海洋工程領域常用的水動力分析軟件求解浮體水動力系數,進而進行時域水動力分析。由于三維勢流理論無法考慮浮體的黏性效應,軟件采用Morison方程的拖曳項模擬浮式風力機的黏性阻尼。 浮式風力機系統結構形式復雜,既包括了葉片、塔柱和傳動軸等柔性構件,又包括了機艙和浮式基礎等剛性結構。因此,不同數值仿真軟件對于浮式風力機系統結構動力學模型的建立區別較大。

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。

采用Workbench15.0平臺下的Design Modeler軟件導入外部CAD文件，模型為漂浮于水面的船舶外殼，船尾處于坐標原點，X正方向指向船首，在AQWA水動力分析前處理模塊中對纜索單元、材料和截面等參數進行定義，采用AQWA-Librium分析模塊進行求解。為掌握海況對拖曳陣纜的影響，分別考慮2種應用模式；一種是無海況疊加，簡稱穩態；另一種是有海況疊加，簡稱動態。

為了確定葉片改良帶來的影響，本文擬通過三維定常數值模擬計算對這一改良楔形葉片旋轉空化器的水動力學特性開展深入研究，并與原型葉片的水動力學特性進行對比分析，得到不同轉速下葉型對旋轉空化器水動力學特性的影響規律，以為旋轉空化器的設計和應用提供參考。1 計算模型圖 1 所示為本文所研究旋轉空化器楔形葉片的原始葉型和改良葉型的橫截面。

Bae等[11]建立了漂浮式風力機氣動-水動-伺服-彈性-系泊全耦合模型，通過對半潛平臺系泊失效進行靜態和穩態分析，發現因系泊失效引發的漂浮式平臺橫向受力不均產生的扭矩導致上部風輪發生偏航。Yang等[12]基于FAST的漂浮式風力機氣動-水動-系泊全耦合系統，對不同位置系泊失效下10MW多浮體平臺動態響應，發現系泊失效后平臺平動位移與轉動偏轉角均明顯增大，且剩余系泊張力增大了165%。

Shipflow是一款性能優越的船舶流體力學分析專用軟件（數字化船模水池），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、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數。

在多體模型水動力算的基礎上開展多體時域分析，AQWA要求運動要小于30%（如果沒記錯的話），如果大于這個界限，程序會認為計算精度出現嚴重影響（實際上也是）。解決辦法是檢查約束，看結構是否真的會有較大的相對運動，另外就是在水動力計算中關閉多體耦合。12.CABIN4:CONV.