多体流体动力学软件 ANSYS AQWA


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多体流体动力学软件 ANSYS AQWA

AQWA是一套集成模块，主要用于满足各种结构流体动力学特性评估相关分析需求，包括从桅、桁到EPSOs，从停泊系统到救生系统，从TLPs到半潜水系统，从渔船到大型船舶以及结构交互作用。

模块覆盖流体分析的全部范围，包含衍射/辐射（包括浅水效应）－ AQWA-LINE；具有随机波的频域－ AQWA-FER；具有随机波包括慢漂流的时域AQWA-DRIFT；具有宽大波的非线性时域－ AQWA-NAUT；包括停泊线的静动稳定性－ AQWA-LIBRIUM。时域和频域模块还包括耦合缆索动力学。最后所有的模块集成于强大的前后处理器AQWA－图形超级用户界面。

AQWA能够处理多达50个互联的结构，且能够考虑和流体的交互作用。

AQWA还可以作为浮动结构的完整流体和结构分析系统－AQWA-OFFSHORE，它结合了AQWA 和 ASAS并有网格划分和结果显示功能。

重要特征

· 完全的集成系统
· 丰富的流体交互作用
· 多达50个互联的结构
· AQWA 超级图形用户界面
· 灵活的建模功能
· 耦合缆索动力学
· 能够集成软件以施加外部载荷
· 超过20年的用户适用证明和验证
· 直接将结果传输到 ASAS

集成系统

AQWA是一个由衍射/辐射(AQWA-LINE)），包含停泊线的初始静动稳定性(AQWA-LIBRIUM) ，具有不规则波的频域(AQWA-FER) ，具有随机波包含慢漂流的时域（AQWA-DRIFT），具有不规则波的非线性时域（ AQWA-NAUT）等模块构成的完整集成系统。

这些模块被封装在强大的AQWA图形用户界面。

另外一个可选择的集成模块－耦合缆索动力学是实用的频域和时域模块，也具有强大的AQWA图形用户界面。

其它可选择的模块包括AQWA-LAUNCH和AQWA-FLOAT。这些模块用来模拟安装时的套管下水和浮动操作。AQWA图形用户界面可以从程序中提取出结果和动画演示。

浮动体间的流体动力学交互作用

AQWA可以考虑邻近结构间的流体动力学相互作用。因而某一结构的运动可能影响另一结构的运动。结构可以由缆索铰结、连接在一起，也可以相互独立无关。一种典型的应用为屏蔽效应分析。需要注意的是具有前进速度条件的流体动力学交互作用目前是不可用的。

功能强大的建模和结果查询

AQWA-Graphical Supervisor是程序的关键模块. 其主要功能如下：

· 数据编辑
· 自动网格产生
· 在线帮助
· 在线参考手册
· 在线指南/算例
· 分析的控制和监测
· 包括前进速度的弯曲动量/剪切力计算
· 分离力计算
· 模型缩放
· 结果演示
· 强大的图形工具
· 输出到电子表格
· 函数处理，如节点 RAOs
· 转换分析，如时域向频域的转换
· 波幅升降的显示

完整的流体动力学分析功能

AQWA不仅仅用于系泊系统或衍射辐射分析，也是通用的流体动力学分析软件，对多种问题提供了非常灵活的解决方法。具体应用实例包括：

· 停泊系统的设计和分析
· FPSOs 的运动分析
· 气隙的确定
· 船和障碍物屏蔽效应的计算
· LNG传递过程中多体相互作用
· 系泊耦合线－结构相互作用
· 带中间浮标的缆索动力学
· 半潜水状态时的分离力计算
· TLP 概念设计
· TLP 缆索分析
· 跌落物体轨迹计算
· 概念设计和波能量系统分析
· 浮船间升降操作的模拟
· 母船登陆卸载工艺
· 驳船/海船对大型近海结构的的运输分析
· 浮动分析
· 桅船的运动分析

耦合缆索动力学

利用这一独特模块，AQWA可以进行独立的或耦合的缆索动力学分析。这一功能既在频域可用(AQWA-FER)，也在时域模块可用（AQWA-DRIFT和 AQWA-NAUT)。频域求解非常快，以确定是否需要进行缆索动力学分析，然而精度仅大约为90％。时域分析可以提供非常高的精度，但是当然要使用更长的运行时间。

某些机构还坚持单独进行缆索动力学分析，这可以直接在AQWA Graphical Supervisor中进行。耦合缆索动力学的其它特点包括：

· 中间的浮筒
· 中间的配重
· 易浮悬链线
· 船舰间的缆索

外力载荷动态联接库

AQWA 5.5具有通过动态联接库(DLL)施加力载荷历史的能力。这一特点可使用户在“C++”或FORTRAN中产生他们自己的动态库来计算结构基于时间、位置和/或速度的力。同时在每一时间步定义了质量矩阵来模拟惯性力。计算可由最多100个整数参数和100个实数参数来控制，这些参数可以由用户输入然后传递到外部力程序。该功能可用于分析如下过程：

· 动态定位系统
· 航向校正系统
· 拖船提供的牵引力
· 具有特殊性质的阻尼系统
· 两船靠近时船体间或船与海床间的吸引力?

全面的校核和验证

AQWA已经开发了近30年。最初它被用于预测大型管套结构的下水和浮起，因为北部海域开始成为巨大的产油区。实际的下水试验证明AQWA能够以非常高的精度预测套管的运动。这使得LAUNCH/FLOAT程序成为了事实上的分析标准，此后该程序又融合了其它第三方软件，包括Exxon、DNV和 Bureau Veritas，功能得到了扩展并成为更通用的程序，又推出了AQWA-FER, AQWA-NAUT和AQWA-DRIFT。这些程序通过试验和其它比较得到了广泛验证。

AQWA-FER、AQWA-LINE和AQWA-LIBRIUM已被挪威海事管理局批准用于停泊分析。连同23个其它国际机构，AQWA被用于NTNF研究项目中的FPS2000比较试验，结果根据授权来使用。

传递结果用于应力分析

AQWA-WAVE是 AQWA-LINE和ASAS间的联接程序。对于给定的波方向，周期和频率，它读取压力和运动形式的结果，并且自动地作为压力和加速度应用到ASAS 有限元模型中。两种模拟间节点坐标的差别由系统自动解决。

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