ANSYS AQWA进阶应用

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2018年1月，在中国水利水电出版社以及ANSYS公司的支持下，《ANSYS AQWA软件入门与提高》一书出版，该书主要针对AQWA软件进行介绍，并辅以一些例子来提高读者对软件的理解程度。而本书在《ANSYS AQWA软件入门与提高》一书的基础上，通过一些典型实例来介绍AQWA软件的高级功能与应用。本书分为7章，主要内容包括：

第1章：结构物拖航运输分析，主要内容包括：基本分析内容和分析流程、输入数据、建模、水动力分析、频域运动分析、总纵强度分析等。主要目的是使读者了解使用AQWA进行频域运动分析以及总纵强度计算的方法。

第2章：软钢臂单点系泊FPSO，主要内容包括：输入数据、水动力计算、铰接模型的建立、系泊分析等。主要目的是通过本章内容使读者了解、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。

第3章：张力腿平台整体运动性能分析，主要内容包括：基本分析内容和分析流程、输入数据、水动力分析、张力腿模型的建立、整体耦合分析等。主要目的是通过本章内容使读者了解、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。

第4章：User Force，主要介绍使用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，并附简单例子以帮助理解。

第5章：波浪载荷传递，主要介绍对使用AQWA Wave以及使用Workbench实现波浪载荷传递的流程和方法，并附简单例子以帮助理解。

第6章：AQL、Flow与批处理，主要介绍使用AQWA AQL实现数据处理的方法和流程，对使用AQWA Flow进行流场关注点数据提取进行了介绍，对经典AQWA以及Workbench AQWA的批处理进行了介绍。

第7章：特殊功能，主要介绍驻波抑制单元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。

附录A中添加了目前已知的AQWA运行报错信息与对应的解决方式建议，以供软件使用者参考。附录C中介绍了目前版本Workbench对经典AQWA功能的支持情况以供查询使用。

希望通过本书能够使刚刚接触AQWA软件的朋友们快速掌握软件操作以及分析相关问题的基本流程和基本方法。

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

2020年8月

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 20
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 25
1.7 总纵弯矩/剪力 28
1.8 经典AQWA小结 37
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 44
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 74
2.5.1 工况 74
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 80
2.5.5 耦合分析 82
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 96
2.7.3 耦合计算模型设置 101
2.8 Workbench AQWA小结 109
练习 110
第3章 张力腿平台整体运动性能分析 111
3.1 基本分析内容和分析流程 111
3.2 输入数据和假设条件 112
3.3 船体模型的建立与张力腿系统等效刚度 114
3.4 水动力计算 122
3.4.1 建立面元模型 122
3.4.2 新建模型并重新读取水动力文件 124
3.4.3 流场波面关注点 127
3.5 水动力分析结果 128
3.5.1 运动RAO 128
3.5.2 平均漂移力 132
3.6 Tether单元命令解释 133
3.6.1 Tether单元的坐标系 133
3.6.2 Tether单元定义命令 134
3.7 静态分析 139
3.7.1 预张力平衡计算文件 139
3.7.2 环境条件作用下的平衡位置 141
3.7.3 静态重心下沉与张力腿平面
回复力曲线 142
3.8 时域耦合分析与分析结果 147
3.8.1 时域耦合分析模型文件 147
3.8.2 基本计算结果 148
3.9 甲板气隙 155
3.10 张力腿顶端张力RAO 159
3.11 经典AQWA小结 162
3.12 Workbench界面的建模与计算 163
3.12.1 建立几何模型 163
3.12.2 水动力参数设置 169
3.12.3 耦合分析模型与静平衡计算 177
3.13 Workbench AQWA小结 183
练习 184
第4章 User Force 185
4.1 调用Fortran编译的dll文件 185
4.2 Fortran User Force代码形式 186
4.3 Fortran User Force示例 188
4.4 调用Python外部函数的流程 196
4.5 Python外部函数的主要功能 198
4.6 Python外部函数示例 199
第5章 波浪载荷传递 202
5.1 AQWA Wave波浪载荷传递 202
5.2 Workbench中的波浪载荷传递 212
第6章 AQL、Flow与批处理 218
6.1 AQL安装方法 218
6.2 AQL的基本命令和功能 221
6.3 AQL的报错信息 224
6.4 AQL的应用 225
6.5 AQL的局限性 227
6.6 AQWA Flow 227
6.7 AQWA的批处理运行 230
第7章 特殊功能 232
7.1 驻波抑制单元VLID 232
7.2 航速的影响 240
7.3 液舱晃荡 245
7.3.1 建立几何模型 245
7.3.2 水动力计算设置 247
7.3.3 结果分析对比 250
附录A 警告/报错信息与基本解决方式 255
附录B VLCC型值 260
附录C Workbench目前支持的AQWA功能 262
附录D 基本理论 264
D.1 质量—阻尼—弹簧系统 264
D.1.1 无外界激励 264
D.1.2 简谐激励 264
D.1.3 动力响应主导载荷 265
D.1.4 幅值响应算子RAO 266
D.2 六自由度运动方程 266
D.3 静水刚度 268
D.4 环境条件 268
D.4.1 规则波 268
D.4.2 不规则波 269
D.4.3 流速 271
D.4.4 风 271
D.5 波浪载荷的周期特征 273
D.6 波频运动与极值推断 274
D.7 低频波浪载荷 275
D.8 高频波浪载荷 277
D.9 总纵弯矩/剪力 278
参考文献 281

1. 现代教育技术 [张嘉赢 赵月娥]
2. 信息技术与人工智能基础 [阙清贤 罗如为]
3. AI Agent [郑天民 著]
4. 信息素养与人工智能基础 [罗奕 程小恩]
5. 计算方法 [徐应祥]
6. 农村社会调查与SPSS统计分析实务 [主编 黄颖]
7. 大学应用数学（第二版） [主编 郭立娟]
8. 人工智能系统部署与运维 [主编 牟鑫 谢宇]
9. 用英语讲中国故事：高频1000词 [胡玉 编著]
10. AIGC通识与应用（微课版） [主编　林朝平 杨静 ]
11. 数字技术应用 [主编 马永生 姚雪 于德萍]
12. 贵州电网有限责任公司安全监管专业技术人员典型业务知识及案例汇编 [主编 黎安俊 赵凤仪 娄方桥]
13. 算法分析与设计（基于 Python 语言） [主编 王璐烽　张光晨　冯占伟]
14. 大学计算机——人工智能与数字素养 [主编　王家宁　张世龙]
15. 物流中心作业设计与实施 [主编　孙瑞者]
16. 人工智能技术应用项目式教程 [主编　孙丰伟]
17. 融合多因素的位置服务隐私保护：从理论到方法 [李勇军 余雨萍 著]
18. 电力系统继电保护 [主编 王志华 蔡红梅 郭英芳]
19. 风电机组运行与维护 [主编 巩真 呼吉亚 班淑珍]
20. Python程序设计 [主编 卢山]
21. 信息科技基础（上下册） [主编 闵笛 彭增焰]
22. 信息素养与人工智能基础实验教程 [主 编　罗奕 钱前]
23. 藏香鸡高效健康养殖与疾病防控 [黄增文 陈意群 王中成 等 著]
24. 大学物理实验（第三版） [主编 张强 李含 孙耀强]
25. 人工智能通识课实践教程 [主编　冯大春　刘双印　胡海艳]
26. 中学物理实验训练简明教程 [主编 黄永平 吴英]
27. 数据库原理及应用 [主编 解启娜 曾安平 张航旗]
28. 推荐算法 [顾爽 著]
29. 机电设备装配与维修 [主编　周锡]
30. 人工智能赋能教师发展研究与实践 [吴涛 余光华 闵笛 著]