ANSYS AQWA软件入门与提高

本书着眼于软件实际操作，在浅显易懂的理论介绍基础上对使用海洋工程浮体分析软件AQWA进行浮体分析进行了详细介绍并辅以工程实例，力图以一种全新的方式将海洋工程浮体分析工程实际与工程软件使用结合起来并呈现给大家。

本书分为六章，主要内容包括：

第1章：主流分析软件介绍。本章介绍了主要几种主流的海洋工程浮体分析软件的情况，比较了这几种软件的特点，着重介绍了AQWA软件的发展历史、主要功能以及运行界面等情况；

第2章：海洋工程浮体分析理论基础。本章结合工程实际简要介绍了海洋工程环境条件、流体动力学、耐波性与系泊定位分析理论并穿插介绍部分常用规范；

第3章：经典AQWA的建模。本章介绍了基于经典AQWA进行船体水动力模型建模与混合水动力模型建模的方法、主要流程以及部分建模技巧；

第4章：使用经典AQWA进行浮体分析。对经典AQWA的运行模式、命令卡片的含义等进行了解释，并以一个实例说明使用经典AQWA进行浮体分析的主要流程与数据处理方法；

第5章：AQWA与Workbench。对基于Workbench进行AQWA水动力分析的运行模式和方法进行了介绍，并以一个实例说明使用Workbench界面进行浮体分析的主要流程与数据处理方法；

第6章：分析实例。以四个较为完整的实例对使用AQWA进行多体水动力分析、混合模型水动力计算分析、靠泊分析、单点FPSO系泊分析的主要流程与方法进行了介绍。

希望通过本书，能够使初步接触海洋工程浮体分析以及初次接触AQWA软件的朋友们能够建立起浮体分析的基本概念与分析思路，快速地掌握软件操作以及分析浮体问题的方法。

本书在编写过程中参阅了大量同行专家的著作与科研成果，在此向他们表示感谢。

限于编者水平，本书难免出现错误与不当之处，恳请读者提出宝贵意见，不吝赐教。

编 者

2017年7月

前言

第1章 主流分析软件介绍 1
1.1 AQWA软件简介 1
1.1.1 发展历史 1
1.1.2 软件理论基础与主要功能 1
1.1.3 运行界面 3
1.1.4 前处理 5
1.1.5 后处理 6
1.1.6 局限性 9
1.2 部分主流分析软件介绍 9
1.2.1 WAMIT 9
1.2.2 MOSES 11
1.2.3 Hydrostar与Ariane 13
1.2.4 Sesam 16
1.2.5 OrcaFlex 18
1.3 软件特点对比与发展趋势 20
1.3.1 主要海洋工程软件及其发展趋势与
授权方式 20
1.3.2 浮体分析软件功能对比 22
第2章 海洋工程浮体分析理论基础 23
2.1 海洋工程环境条件 23
2.1.1 主要设计环境条件 23
2.1.2 全球各主要海区的环境条件特点 30
2.1.3 风 38
2.1.4 波浪 42
2.1.5 流 55
2.1.6 设计水位 57
2.2 浮体载荷 58
2.2.1 风载荷 58
2.2.2 小尺度结构物上的波流载荷 60
2.2.3 浮体动力学方程 65
2.2.4 静水力载荷 68
2.2.5 波浪载荷特性与计算理论适用范围 69
2.2.6 波浪载荷的周期特征 70
2.2.7 波频载荷与波频运动 71
2.2.8 平均波浪力 75
2.2.9 低频波浪载荷 77
2.2.10 高频波浪载荷 79
2.2.11 大尺度结构物的流载荷 80
2.2.12 深吃水结构物的涡激运动 81
2.3 耐波性与系泊定位 83
2.3.1 频域分析 83
2.3.2 时域分析 85
2.3.3 系泊系统与悬链线理论 86
2.3.4 耦合分析方法与张力分析理论 98
第3章 经典AQWA的建模 99
3.1 船体模型建模方法 99
3.1.1 型线图及量取 99
3.1.2 通过ANSYS APDL建立计算模型 102
3.1.3 通过AQWA-Ags Line Plan建立
计算模型 110
3.2 ANSYS APDL建立混合水动力模型 113
3.2.1 相关数据及建模准备 114
3.2.2 建模过程 116
第4章 使用经典AQWA进行浮体分析 125
4.1 AQWA软件内部规则、文件组成与输入
文件 125
4.2 AQWA文件系统与运行模式 127
4.2.1 输入输出文件 127
4.2.2 经典AQWA的运行模式 127
4.3 JOB、TITLE、OPTIONS与RESTART 129
4.4 Data Category（DECK）用法与解释 134
4.4.1 卡片1（Category1）定义节点 135
4.4.2 卡片2（Category2）ELM* 136
4.4.3 卡片3（Category3）MATE 142
4.4.4 卡片4（Category4）GEOM 143
4.4.5 卡片5（Category5）GLOB 144
4.4.6 卡片6（Category6）FDR* 146
4.4.7 卡片7（Category7）WFS* 149
4.4.8 卡片8（Category8）DRC* 155
4.4.9 卡片9（Category9）DRM* 156
4.4.10 卡片10（Category10）HLD* 158
4.4.11 卡片11（Category11）ENVR 162
4.4.12 卡片12（Category12）CONS 163
4.4.13 卡片13（Category13）
SPEC/WAVE 167
4.4.14 卡片14（Category14）MOOR 173
4.4.15 卡片15（Category15）STRT 183
4.4.16 卡片16（Category16）
TINT/LMTS/GMCH 184
4.4.17 卡片17（Category17）HYDC 188
4.4.18 卡片18（Category18）PROP 189
4.4.19 卡片19（Category19）ENLD 194
4.5 工作船的水动力计算 195
4.5.1 数据输入 195
4.5.2 数据结果后处理与分析 198
4.5.3 阻尼修正 203
4.6 给定海况下工作船的频域运动分析 204
4.6.1 数据输入 204
4.6.2 数据结果后处理与分析 206
4.7 工作船时域系泊分析 211
4.7.1 风流力系数的定义 211
4.7.2 系泊系统布置 213
4.7.3 编写运行文件 214
4.7.4 程序运行与结果后处理 217
第5章 AQWA与Workbench 225
5.1 分析流程与船体模型建模 225
5.1.1 界面组成与基本分析流程 225
5.1.2 模型的建立 227
5.2 水动力计算 237
5.2.1 参数设置 237
5.2.2 水动力计算与结果处理 245
5.3 频域运动分析 252
5.3.1 参数设置 252
5.3.2 频域分析与结果处理 255
5.4 时域系泊分析 256
5.4.1 参数设置 256
5.4.2 时域分析与结果处理 267
第6章 分析实例 276
6.1 多体耦合分析示例 276
6.1.1 圆柱与方驳多体耦合分析建模 276
6.1.2 圆柱与方驳多体耦合分析计算 283
6.2 半潜钻井船的运动分析 286
6.2.1 拖曳力线性化 286
6.2.2 参数设置 287
6.2.3 拖曳力线性化及其影响 288
6.2.4 给定海况频域运动分析 293
6.3 工作船靠帮系泊分析 295
6.3.1 系泊与护舷布置 295
6.3.2 多体耦合模型的建立 297
6.3.3 靠泊分析模型的建立 299
6.3.4 时域耦合分析结果处理 304
6.4 内转塔单点FPSO的系泊分析 308
6.4.1 基本数据与风流力系数 308
6.4.2 文件设置与预张力计算 315
6.4.3 系泊系统整体刚度 321
6.4.4 扫掠分析与工况设置 323
6.4.5 文件设置 325
6.4.6 计算结果处理与分析 328
命令查询索引 332
后记 336
参考资料 337

1. 信息技术基础实训与习题指导（Windows7+Office2016） [主编 周金容 唐天国]
2. ANSYS Workbench在压力容器分析中的应用与技术评论 [栾春远 编著]
3. 计算机应用基础教程（Windows 10+Office 2019） [主编 聂长浪 贺秋芳 李久仲]
4. 计算机应用基础（Windows 7+Office 2016） [主编 王洪平 杨华]
5. 基于ANSYS的复合材料有限元分析和应用（第二版） [李占营 张承承 李成良 编著]
6. 大学计算机基础教程（Windows 10+Office 2016） [主编 饶拱维 郭其标 房宜汕]
7. Altium Designer 20 电路设计案例教程 [主编 王静 谢蓉]
8. 计算机应用基础（Windows 10+Office 2016） [主编 阳晓霞 谭卫]
9. Python程序设计与应用 [主编 张广渊]
10. Office 2010办公自动化高级应用实例教程（第二版） [主编 谢海燕 吴红梅 陈永梅]
11. Office高级应用项目式教程 [主编 李观金 林龙健 王静]
12. 计算机应用基础（Windows 7+Office 2010）（第二版） [主 编 李建军]
13. 计算机应用技能教程——全国计算机等级考试一级MS Office 2010 [主编 石铁峰 王祖伟 宋家慧]
14. 计算机应用基础教程（第三版）（Windows 7+Office 2010） [主编 聂长浪 贺秋芳 李久仲]
15. Office 2016办公自动化案例教程 [主编 林沣 钟明]
16. 办公软件高级应用 [主 编 阙清贤 黄诠]
17. 计算机应用基础教程（Windows 7+Office 2010） [主 编 潘 迪 代子静]
18. MSC Nastran动力分析指南（第二版） [李保国 黄晓铭 裴延军 李伟 ]
19. 计算机应用基础情景化教程（Windows 7+Office 2010）（第二版） [主编 王宏斌 张尼奇 王锋]
20. 计算机一级MS Office全真模拟手册（第二版） [主编 张建军 李瑛 王锋]
21. 计算机应用基础（Windows 7+Office 2010） [主编 张晓琪 唐天国]
22. 计算机应用基础实训与习题指导（Windows 7+Office 2010） [主编 唐天国 曾庆勇]
23. Altium Designer 17电路设计案例教程 [主编 王静]
24. MSC Adams 多体动力学仿真基础与实例解析（第二版） [汤涤军 张跃 编著]
25. ANSYS APDL参数化有限元分析技术及其应用实例（第二版） [李占营 阚川 等编著]
26. 基于ANSYS的复合材料有限元分析和应用 [李占营 阚川 张承承 编著]
27. 计算机导论（基于Windows 7+Office 2010）（第二版） [主编 柳青]
28. 全国计算机等级考试一级MS Office教程及实训指导 [主编 张心越 刘玉芳 邢怡]
29. ANSYS Icepak进阶应用导航案例 [王永康　张义芳　编著]
30. Web服务器群集 [主编　肖睿　翟慧　郭峰]