ANSYS AQWA 进阶应用

本书着眼于ANSYS AQWA软件的实际应用，通过典型实例来介绍AQWA软件的高级功能与工程应用，可以同《ANSYS AQWA软件入门与提高》一书配合使用。

本书主要内容包括：为读者介绍使用AQWA进行海上结构物拖航分析的流程和基本方法；软钢臂单点系泊FPSO分析，使读者了解和熟悉支座部件的建模特点，了解使用AQWA进行软钢臂单点系泊FPSO的基本分析方法和流程；张力腿平台整体性能分析，使读者了解、熟悉张力腿（Tether）部件的建模方法，了解使用AQWA进行张力腿平台整体性能的基本方法和流程；对利用Fortran编译动态链接库文件（dll）以及使用Python调用外部函数进行分析的方法、流程进行了介绍，并辅以例子以帮助理解；对用AQWA Wave及Workbench实现波浪载荷传递的流程和方法进行了简单介绍，并辅以例子以增强理解；对AQWA AQL实现数据处理的方法和流程进行了介绍，对使用AQWA Flow进行流场关注点数据提取进行了介绍，并对经典AQWA以及Workbench AQWA的批处理进行了介绍；介绍了驻波抑制单元VLID的使用、考虑航速影响的水动力分析以及内部舱室功能的应用。

本书各章例子涵盖经典AQWA和Workbench界面，以适应用户不同的软件使用习惯。本书面向的目标读者为从事海洋工程浮体分析工作以及使用AQWA软件的学生和工程技术人员。

高巍，男，本硕就读于天津大学船舶与海洋工程专业，资深海洋工程浮体工程师，长期从事海上浮式结构物设计、性能分析、系泊分析与安装分析工作，《ANSYS AQWA软件入门与提高》与《Bentley MOSES软件入门与应用》主编。

董璐，女，本硕就读于天津大学船舶与海洋工程专业，资深海洋工程结构工程师，长期从事海上固定结构物结构设计与分析工作，《ANSYS AQWA软件入门与提高》与《Bentley MOSES软件入门与应用》联合作者。

前言

第1章  结构物拖航运输分析 1

1.1  基本分析内容和分析流程 1

1.2  输入数据和假设条件 2

1.2.1  设计环境条件 2

1.2.2  拖航货物信息 5

1.2.3  运输驳船信息与型线模型 6

1.3  重量分布计算 9

1.3.1  驳船舱室分布 9

1.3.2  重量分布计算 9

1.4  水动力分析 11

1.5  拖航阻力计算 15

1.6  频域运动分析 19

1.6.1  建立计算模型 19

1.6.2  运动幅值极值估计 21

1.6.3  AGS给出的极值对应的极值水平 23

1.6.4  运动加速度结果统计 24

1.6.5  货物载荷 26

1.7  总纵弯矩/剪力 28

1.8  经典AQWA小结 38

1.9  Workbench界面建模与计算 38

1.9.1  建立几何模型 38

1.9.2  水动力计算 45

1.9.3  环境载荷静力计算 47

1.9.4  频域运动分析 49

1.9.5  关于总纵弯矩/剪力计算 53

1.10  Workbench AQWA小结 53

练习 54

第2章  软钢臂单点系泊FPSO 55

2.1  输入数据和假设条件 55

2.1.1  目标FPSO船体信息 55

2.1.2  软钢臂系统信息 56

2.1.3  环境条件 57

2.1.4  环境条件方向组合 57

2.2  船体模型的建立与水动力试算 58

2.2.1  生成船体水动力计算模型 58

2.2.2  横摇阻尼修正 59

2.3  支座部件的建立 61

2.3.1  支座类型与组成 62

2.3.2  模型修改与平衡位置计算 66

2.4  水动力计算 69

2.4.1  二阶浅水效应 69

2.4.2  水动力计算 70

2.5  系泊与载荷计算 75

2.5.1  工况 75

2.5.2  主要输出结果 75

2.5.3  风流力系数 75

2.5.4  位移-恢复力曲线 81

2.5.5  耦合分析 83

2.5.6  结果整理 86

2.6  经典AQWA小结 93

2.7  Workbench界面建模与计算 93

2.7.1  几何模型 93

2.7.2  水动力计算设置 97

2.7.3  耦合计算模型设置 101

2.8  Workbench AQWA小结 110

练习 111

第3章  张力腿平台整体运动性能分析 112

3.1  基本分析内容和分析流程 112

3.2  输入数据和假设条件 113

3.3  船体模型的建立与张力腿系统等效刚度 115

3.4  水动力计算 123

3.4.1  建立面元模型 123

3.4.2  新建模型并重新读取水动力文件 125

3.4.3  流场波面关注点 128

3.5  水动力分析结果 129

3.5.1  运动RAO 129

3.5.2  平均漂移力 133

3.6  Tether单元命令解释 134

3.6.1  Tether单元的坐标系 134

3.6.2  Tether单元定义命令 135

3.7  静态分析 141

3.7.1  预张力平衡计算文件 141

3.7.2  环境条件作用下的平衡位置 142

3.7.3  静态重心下沉与张力腿平面
回复力曲线 144

3.8  时域耦合分析与分析结果 148

3.8.1  时域耦合分析模型文件 148

3.8.2  基本计算结果 149

3.9  甲板气隙 156

3.10  张力腿张力RAO 161

3.11  经典AQWA小结 163

3.12  Workbench界面的建模与计算 164

3.12.1  建立几何模型 164

3.12.2  水动力参数设置 170

3.12.3  耦合分析模型与静平衡计算 178

3.13  Workbench AQWA小结 184

练习 185

第4章  User Force 186

4.1  调用Fortran编译的dll文件 186

4.2  Fortran User Force代码形式 187

4.3  Fortran User Force示例 189

4.4  调用Python外部函数的流程 197

4.5  Python外部函数的主要功能 199

4.6  Python外部函数示例 200

第5章  波浪载荷传递 203

5.1  AQWA Wave波浪载荷传递 203

5.2  Workbench中的波浪载荷传递 213

第6章   AQL、Flow与批处理 219

6.1  AQL安装方法 219

6.2  AQL的基本命令和功能 222

6.3  AQL的报错信息 225

6.4  AQL的应用 226

6.5  AQL的局限性 228

6.6  AQWA Flow 228

6.7  AQWA的批处理运行 231

第7章  特殊功能 233

7.1  驻波抑制单元VLID 233

7.2  航速的影响 241

7.3 液舱晃荡 246

7.3.1  建立几何模型 246

7.3.2  水动力计算设置 248

7.3.3  结果分析对比 251

附录A  警告/报错信息与基本解决方式 256

附录B  VLCC型值 261

附录C  Workbench目前支持的AQWA功能 263

附录D  基本理论 265

D.1  质量-阻尼-弹簧系统 265

D1.1  无外界激励 265

D1.2  简谐激励 265

D1.3  动力响应主导载荷 266

D1.4  幅值响应算子RAO 267

D.2  六自由度运动方程 267

D.3  静水刚度 269

D.4  环境条件 269

D4.1  规则波 269

D4.2  不规则波 270

D4.3  流速 272

D4.4  风 272

D.5  波浪载荷的周期特征 274

D.6  波频运动与极值推断 275

D.7  低频波浪载荷 276

D.8  高频波浪载荷 278

D.9  总纵弯矩/剪力 279

本书着眼于ANSYS AQWA软件的实际应用，通过典型实例来介绍AQWA软件的高级功能与工程应用，可以同《ANSYS AQWA软件入门与提高》一书配合使用。

本书主要内容包括：为读者介绍使用AQWA进行海上结构物拖航分析的流程和基本方法；软钢臂单点系泊FPSO分析，使读者了解和熟悉支座部件的建模特点，了解使用AQWA进行软钢臂单点系泊FPSO的基本分析方法和流程；张力腿平台整体性能分析，使读者了解、熟悉张力腿（Tether）部件的建模方法，了解使用AQWA进行张力腿平台整体性能的基本方法和流程；对利用Fortran编译动态链接库文件（dll）以及使用Python调用外部函数进行分析的方法、流程进行了介绍，并辅以例子以帮助理解；对用AQWA Wave及Workbench实现波浪载荷传递的流程和方法进行了简单介绍，并辅以例子以增强理解；对AQWA AQL实现数据处理的方法和流程进行了介绍，对使用AQWA Flow进行流场关注点数据提取进行了介绍，并对经典AQWA以及Workbench AQWA的批处理进行了介绍；介绍了驻波抑制单元VLID的使用、考虑航速影响的水动力分析以及内部舱室功能的应用。

本书各章例子涵盖经典AQWA和Workbench界面，以适应用户不同的软件使用习惯。本书面向的目标读者为从事海洋工程浮体分析工作以及使用AQWA软件的学生和工程技术人员。

高巍，男，本硕就读于天津大学船舶与海洋工程专业，资深海洋工程浮体工程师，长期从事海上浮式结构物设计、性能分析、系泊分析与安装分析工作，《ANSYS AQWA软件入门与提高》与《Bentley MOSES软件入门与应用》主编。

董璐，女，本硕就读于天津大学船舶与海洋工程专业，资深海洋工程结构工程师，长期从事海上固定结构物结构设计与分析工作，《ANSYS AQWA软件入门与提高》与《Bentley MOSES软件入门与应用》联合作者。