編輯推薦
《ANSYS AQWA軟件入門與提高/萬水ANSYS技術叢書》特色:
介紹瞭海工軟件特彆是浮體分析軟件體係及常用軟件的特點,對ANSYS AQWA的理論基礎、經典建模方法、Workbench分析手段,及通過軟件進行水動力分析、耐波性、多體耦閤水動力分析、靠泊分析、單點係泊分析進行瞭介紹。
實例包括使用經典AQWA建立船體模型及半潛平颱模型的方法,工作船耐波性與係泊分析、多體耦閤分析、半潛鑽井平颱水動力分析、工作船靠泊分析及單點FPSO係泊分析等,在介紹軟件使用方法的基礎上對部分分析過程中的技巧進行瞭介紹。
《ANSYS AQWA軟件入門與提高/萬水ANSYS技術叢書》附贈以上分析實例模型文件,包括對應輸入數據等內容,便於讀者練習研究。
內容簡介
《ANSYS AQWA軟件入門與提高/萬水ANSYS技術叢書》著眼於ANSYSAQWA軟件實際操作,在基本理論介紹基礎上對使用AQWA軟件進行浮體分析進行瞭介紹並輔以工程實例,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閤起來並呈現給讀者。
《ANSYS AQWA軟件入門與提高/萬水ANSYS技術叢書》共分6章,主要內容包括:主流分析軟件介紹、海洋工程浮體分體理論基礎、經典AQWA的建模、使用經典AQWA進行浮體分析、AQWA與Workbench、分析實例。
《ANSYS AQWA軟件入門與提高/萬水ANSYS技術叢書》麵嚮的目標讀者為從事海洋工程浮體分析工作,以及使用AOWA軟件的學生和工程技術人員。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 主流分析軟件介紹
1.1 AQWA軟件簡介
1.1.1 發展曆史
1.1.2 軟件理論基礎與主要功能
1.1.3 運行界麵
1.1.4 前處理
1.1.5 後處理
1.1.6 局限性
1.2 部分主流分析軟件介紹
1.2.1 WAMIT
1.2.2 MOSES
1.2.3 Hydrostar與Ariane
1.2.4 Sesam
1.2.5 OrcaFlex
1.3 軟件特點對比與發展趨勢
1.3.1 主要海洋工程軟件及其發展趨勢與授權方式
1.3.2 浮體分析軟件功能對比
第2章 海洋工程浮體分析理論基礎
2.1 海洋工程環境條件
2.1.1 主要設計環境條件
2.1.2 全球各主要海區的環境條件特點
2.1.3 風
2.1.4 波浪
2.1.5 流
2.1.6 設計水位
2.2 浮體載荷
2.2.1 風載荷
2.2.2 小尺度結構物上的波流載荷
2.2.3 浮體動力學方程
2.2.4 靜水力載荷
2.2.5 波浪載荷特性與計算理論適用範圍
2.2.6 波浪載荷的周期特徵
2.2.7 波頻載荷與波頻運動
2.2.8 平均波浪力
2.2.9 低頻波浪載荷
2.2.10 高頻波浪載荷
2.2.11 大尺度結構物的流載荷
2.2.12 深吃水結構物的渦激運動
2.3 耐波性與係泊定位
2.3.1 頻域分析
2.3.2 時域分析
2.3.3 係泊係統與懸鏈綫理論
2.3.4 耦閤分析方法與張力分析理論
第3章 經典AQWA的建模
3.1 船體模型建模方法
3.1.1 型綫圖及量取
3.1.2 通過。ANSYSAPDL建立計算模型
3.1.3 通過AQWA-AgsLinePlan建立計算模型
3.2 ANSYSAPDL建立混閤水動力模型
3.2.1 相關數據及建模準備
3.2.2 建模過程
第4章 使用經典AQWA進行浮體分析
4.1 AQWA軟件內部規則、文件組成與輸入文件
4.2 AQWA文件係統與運行模式
4.2.1 輸入輸齣文件
4.2.2 經典AQWA的運行模式
4.3 JOB、TITLE、OPTIONS與RESTART
4.4 DataCategory(DECK)用法與解釋
4.4.1 卡片1(Category1)定義節點
4.4.2 卡片2(Category2)ELM
4.4.3 卡片3(Category3)MATE
4.4.4 卡片4(Category4)GEOM
4.4.5 卡片5(Category5)GLOB
4.4.6 卡片6(Category6)FDR
4.4.7 卡片7(Category7)WFS*
4.4.8 卡片8(Category8)DRC
4.4.9 卡片9((2ategory9)DRM
4.4.10 卡片10(Category10)HLD
4.4.11 卡片11(Category11)ENVR
4.4.12 卡片12(Category12)CONS
4.4.13 卡片13(Category13)SPEC/WAVE
4.4.14 卡片14(Category14)MOOR
4.4.15 卡片15(Category15)STRT
4.4.16 卡片16(Category16)TINT/LMTS/GMCH
4.4.17 卡片17(Categoryl7)HYDC
4.4.18 卡片18(Categoryl8)PROP
4.4.19 卡片19(Categoryl9)ENLD
4.5 工作船的水動力計算
4.5.1 數據輸入
4.5.2 數據結果後處理與分析
4.5.3 阻尼修正
4.6 給定海況下工作船的頻域運動分析
4.6.1 數據輸入
4.6.2 數據結果後處理與分析
4.7 工作船時域係泊分析
4.7.1 風流力係數的定義
4.7.2 係泊係統布置
4.7.3 編寫運行文件
4.7.4 程序運行與結果後處理
第5章 AQWA與Workbench
5.1 分析流程與船體模型建模
5.1.1 界麵組成與基本分析流程
5.1.2 模型的建立
5.2 水動力計算
5.2.1 參數設置
5.2.2 水動力計算與結果處理
5.3 頻域運動分析
5.3.1 參數設置
5.3.2 頻域分析與結果處理
5.4 時域係泊分析
5.4.1 參數設置
5.4.2 時域分析與結果處理
第6章 分析實例
6.1 多體耦閤分析示例
6.1.1 圓柱與方駁多體耦閤分析建模
6.1.2 圓柱與方駁多體耦閤分析計算
6.2 半潛鑽井船的運動分析
6.2.1 拖曳力綫性化
6.2.2 參數設置
6.2.3 拖曳力綫性化及其影響
6.2.4 給定海況頻域運動分析
6.3 工作船靠幫係泊分析
6.3.1 係泊與護舷布置
6.3.2 多體耦閤模型的建立
6.3.3 靠泊分析模型的建立
6.3.4 時域耦閤分析結果處理
6.4 內轉塔單點FPSO的係泊分析
6.4.1 基本數據與風流力係數
6.4.2 文件設置與預張力計算
6.4.3 係泊係統整體剛度
6.4.4 掃掠分析與工況設置
6.4.5 文件設置
6.4.6 計算結果處理與分析
命令查詢索引
後記
參考資料
前言/序言
本書著眼於軟件實際操作,在淺顯易懂的理論介紹基礎上對使用海洋工程浮體分析軟件AQWA進行浮體分析進行瞭詳細介紹並輔以工程實例,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閤起來並呈現給大傢。
本書分為六章,主要內容包括:
第1章:主流分析軟件介紹。本章介紹瞭主要幾種主流的海洋工程浮體分析軟件的情況,比較瞭這幾種軟件的特點,著重介紹瞭AQWA軟件的發展曆史、主要功能以及運行界麵等情況;
第2章:海洋工程浮體分析理論基礎。本章結閤工程實際簡要介紹瞭海洋工程環境條件、流體動力學、耐波性與係泊定位分析理論並穿插介紹部分常用規範;
第3章:經典AQWA的建模。本章介紹瞭基於經典AQWA進行船體水動力模型建模與混閤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:使用經典AQWA進行浮體分析。對經典AQWA的運行模式、命令卡片的含義等進行瞭解釋,並以一個實例說明使用經典AQWA進行浮體分析的主要流程與數據處理方法;
第5章:AQWA與Workbench。對基於Workbench進行AQWA水動力分析的運行模式和方法進行瞭介紹,並以一個實例說明使用Workbench界麵進行浮體分析的主要流程與數據處理方法;
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、混閤模型水動力計算分析、靠泊分析、單點FPSO係泊分析的主要流程與方法進行瞭介紹。
希望通過本書,能夠使初步接觸海洋工程浮體分析以及初次接觸AQWA軟件的朋友們能夠建立起浮體分析的基本概念與分析思路,快速地掌握軟件操作以及分析浮體問題的方法。
本書在編寫過程中參閱瞭大量同行專傢的著作與科研成果,在此嚮他們錶示感謝。
限於編者水平,本書難免齣現錯誤與不當之處,懇請讀者提齣寶貴意見,不吝賜教。
編者
2017年7月
精通海事工程仿真:流體力學與結構耦閤分析的實踐指南 書籍簡介 在當今高度互聯和依賴海洋資源的時代,海事工程的設計與分析麵臨著前所未有的挑戰。從海上風力渦輪機的穩定性,到大型船舶的航行安全,再到水下結構的抗壓能力,精確的流體力學和結構耦閤分析是確保項目成功的關鍵。本書並非一本介紹特定軟件功能的入門教程,而是聚焦於海事工程領域中那些至關重要的、跨越不同軟件平颱和分析方法的仿真核心技術。我們緻力於提供一套全麵、深入且高度實踐化的指導,幫助讀者理解並掌握在復雜海洋環境中進行精確預測的理論基礎、分析流程以及結果解讀。 本書將引導您深入探索海洋環境的動態特性,以及這些特性如何影響海上結構物的性能。您將學習到流體動力學(Hydrodynamics)的基本原理,包括波浪理論(如綫性波、非綫性波),水流效應,以及這些因素如何産生作用力,例如浮力、阻力、升力以及波浪載荷。我們將詳細闡述如何建立精確的海洋環境模型,從簡單的規則波到復雜的隨機波譜,再到考慮洋流和風速的耦閤作用。理解這些海洋環境參數的生成與應用,是進行後續結構響應分析的基礎。 接著,本書將把焦點轉移到結構動力學(Structural Dynamics)的範疇。您將瞭解不同類型的海上結構,例如固定式平颱、浮式生産儲油船(FPSO)、張力腿平颱(TLP)、半潛式平颱、船舶以及水下管道和電纜等,並深入研究其結構特性、材料選擇以及受力分析方法。我們將詳細講解模態分析(Modal Analysis)、諧響應分析(Harmonic Response Analysis)、瞬態動力學分析(Transient Dynamic Analysis)等核心分析技術,以及如何根據結構特點和載荷性質選擇最閤適的分析類型。 本書最核心的價值在於其對“流體力學與結構耦閤分析”(Hydrodynamic-Structure Interaction, HSI)的深入探討。您將學習到如何將流體産生的載荷傳遞給結構模型,並如何將結構的變形和運動反饋給流體模型,從而實現迭代計算,獲得更真實、更精確的仿真結果。我們將詳細介紹不同耦閤分析策略的優劣,包括弱耦閤(Weak Coupling)、強耦閤(Strong Coupling)以及全耦閤(Full Coupling)方法,並闡述在實際工程中如何根據項目需求和計算資源選擇閤適的耦閤方式。 在理論講解之外,本書還將提供大量的實踐案例,涵蓋瞭海事工程中的典型問題。您將有機會跟隨我們一起,從零開始,逐步構建復雜的海工結構模型,並在各種海洋工況下對其進行詳細的仿真分析。這些案例將覆蓋: 海上風力渦輪機基礎設計與穩定性分析: 模擬不同波浪和洋流條件下,單樁基礎、導管架基礎以及吸力式基礎的受力響應,評估其疲勞壽命和整體穩定性。 浮式平颱的運動響應分析: 預測FPSO、半潛式平颱在復雜海況下的搖擺、俯仰、橫移等六自由度運動,分析其適航性(Seakeeping)和係泊係統的受力情況。 大型船舶的結構強度評估: 模擬船舶在不同航行狀態下的應力分布,評估其結構完整性,尤其是在惡劣海況下的安全裕度。 水下結構物的安裝與運行分析: 分析水下管道、電纜在鋪設和運行過程中承受的海流載荷和外部衝擊,以及其結構變形與穩定性。 波浪能裝置的性能優化: 模擬不同波浪條件下,波浪能轉換裝置的工作效率和結構受力,為裝置的設計優化提供依據。 本書的特色在於其貫穿始終的“工程實踐”導嚮。我們不僅僅是介紹技術,更側重於展示如何在實際的工程項目中應用這些技術。我們將詳細解析每個仿真步驟的目的和意義,強調數據準備、模型構建、邊界條件設置、載荷施加、結果後處理以及不確定性分析的關鍵環節。對於結果的解讀,我們將深入剖析如何識彆關鍵的應力集中區域、評估結構的疲勞損傷,以及如何將仿真結果與工程規範和設計標準進行對比,從而做齣明智的設計決策。 本書還特彆關注瞭一些高級分析主題,例如: 非綫性效應的建模與分析: 深入探討在強波浪和劇烈運動條件下,如何處理流體和結構的非綫性行為,以及如何選擇能夠捕捉這些非綫性的數值模型。 疲勞分析與損傷纍積: 介紹如何根據仿真得到的時域或頻域響應,結閤海浪譜和材料疲勞麯綫,進行結構的疲勞壽命評估。 不確定性量化(Uncertainty Quantification, UQ): 探討如何量化模型參數、載荷條件以及材料屬性中的不確定性,並將其傳播到仿真結果中,從而獲得更可靠的設計置信度。 多物理場耦閤的進階應用: 除瞭流固耦閤,我們還將觸及聲固耦閤、熱固耦閤等在特定海事工程場景下的應用。 本書適閤以下讀者群體: 海事工程領域的工程師和設計師: 希望提升其在仿真分析方麵的技能,能夠獨立完成復雜的海工結構仿真項目。 高校和研究機構的師生: 正在從事海洋工程、船舶與海洋工程、土木工程(海洋結構方嚮)等相關專業的學生和研究人員。 希望深入理解海工結構設計原理的工程師: 即使不直接使用特定軟件,也能通過本書掌握仿真分析的核心思想和方法。 本書旨在提供一套獨立於任何特定軟件平颱的通用知識體係,幫助讀者理解流體力學與結構耦閤分析的本質,並能夠靈活地將其應用於各種仿真工具中。通過掌握本書的核心內容,您將能夠自信地應對海事工程設計中的各種挑戰,設計齣更安全、更高效、更具經濟性的海洋結構。 本書並非一個關於如何操作某個特定軟件的“點石成金”手冊,而是一本關於如何“思考”和“解決”海事工程仿真問題的“思想武器”。 我們相信,憑藉堅實的理論基礎和豐富的實踐經驗,您將能夠在這個充滿挑戰且前景廣闊的領域取得卓越成就。