基于Workbench-AQWA的铺管船托管架结构时程分析

选择上海振华重工设计制造的用于铺设海底管道铺管船托管架作为研究对象,通过AQWA软件得到铺管船与托管架的运动响应幅值算子(RAO),并通过时域分析计算铺管船与托管架在实际海况下的波浪载荷和加速度时程;采用OFFPIPE软件对不同管径、水深的管道-托管架模型(线-点模型)进行动态铺设分析并得到托辊反力;根据托管架受载的特点,以加速度时程作为托管架的载荷条件对其进行结构时程分析,对比在规则波与不规则波海况下的应力水平。研究成果为后续托管架设计奠定基础。

基于AQWA的铺管船-托管架耦合模型

为分析海洋工程结构物在波浪中的运动响应,以用于铺设海底管道的铺管船和托管架为研究对象,阐述大尺度结构物(铺管船)与小尺度结构物(托管架、管道)分别适用的计算理论,采用AQWA软件对铺管船-托管架在不同浪向下的动力特性进行分析。通过频域水动力分析比较铺管船和托管架在规则波与不规则波下的6个自由度的运动,得到铺管船和托管架的运动响应幅值算子(response amplitude operator,RAO),通过时域分析计算铺管船和托管架在实际海况下的波浪载荷时程,为托管架强度分析奠定基础。

基于AQWA的救捞作业场锚泊分析

稳定的救捞作业场是保障海上救捞作业安全、高效的前提,为了提高救捞作业场的安全稳定性,该文应用AQWA软件对某救捞船救捞作业场的典型工况进行了锚泊力计算,并对其锚泊状态进行了分析。通过研究作业场布场的参数变化对锚泊系统的影响,总结出了3点增强锚泊稳定性的作业场布置的原则。对海上救捞作业场的布设具有一定的理论指导意义。

基于AQWA的水下大尺度拖缆空间形位仿真分析

为充分发挥水下大尺度拖缆在应用过程中的声学性能,准确地对其深度进行调控,需预先知道其在水下拖曳状态下的空间形位。由此,对拖缆的力学模型进行分析,结合某水下大尺度拖缆的参数,基于有限元仿真软件AQWA对该拖缆进行4种典型航速的仿真分析,获得稳态和叠加四级海况动态环境下拖曳阵缆的空间形位分布、波高响应、下沉深度、拖曳张力和倾斜角等重要参数,为该拖缆的海上试验和应用提供参考。

基于AQWA的大型LNG船码头系泊分析

随着船舶吨位的迅速增加,大型船舶码头系泊的安全性越来越受到人们的关注。本文应用多体水动力学软件AQWA,研究了大型LNG船码头系泊时,在风、浪、流联合载荷作用下船舶的运动响应,得到了LNG船码头系泊时整体运动响应及系缆绳所受张力。研究结果可为同类船舶在码头系泊时提供参考。研究方法可作为分析船舶码头系泊的一种新方法。

基于AQWA的带支腿浮式结构的水动力特性分析

在利用有限元软件计算带支腿浮式结构水动力响应时,为了分析网格尺寸对结构水动力特性计算结果的影响,根据势流理论及波浪的辐射/衍射理论,对某带支腿浮式结构的桩腿收起时的水动力响应进行了分析,并运用数值计算软件AQWA对其进行仿真计算,得到采用不同网格尺寸计算时,浮式结构各自由度附加质量、附加阻尼、不同入射角的波浪作用下的波浪激励力及幅值响应算子随波浪频率的变化曲线。数值计算结果表明,网格尺寸对结构附加质量、附加阻尼有一定的影响,对波浪激励力的影响较小,对结构的幅值响应算子影响不大。

基于AQWA的张力腿平台动力响应分析

为研究极端海况下张力腿平台(TLP)的动力响应性能,对一典型传统式TLP平台进行整体设计,并应用势流理论和波浪的辐射/衍射理论,结合水动力分析软件AQWA,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的共同作用,对平台在极端海况下的动力响应进行了数值模拟分析,计算在多个不同入射角波浪作用下的平台六个自由度上运动的幅值响应算子(RAOs),模拟分析在极端海况P-M波浪谱作用下平台的动力响应和张力腿的运动响应.结果表明:波浪入射角的不同对平台垂荡运动的RAOs没有明显的影响,对另外5个方向运动RAOs的幅值有明显影响;张力腿提供的附加刚度,对平台上体纵、横摇及垂荡响应作用明显,对平台纵、横荡及首摇也有一定的限制作用;平台的动力响应主要由波浪荷载引起;张力腿在平台上体带动及流荷载作用下会产生较大幅度运动.总之,在张力腿的有效约束下TLP平台可以避开能量集中的波浪频率,表现出良好的纵、横摇及垂荡性能,而张力腿的安全和性能将成为平台安全和性能的重要指标.

基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析

根据南海海域海洋981半潜式深水钻井平台的实际工况,分析了该钻井平台与锚泊系统的风、浪、流等环境载荷;以海洋石油981半潜式深水钻井平台作为锚泊定位系统研究的对象,应用AQWA进行模拟仿真,建立了平台的三维模型,并分析了钻井装置在波浪载荷作用下的运动响应;鉴于该深水钻井装置采用12点对称布锚方式被固定在海平面上,通过改变顶部预张力倾角,分析在不同环境载荷下,顶部预张力倾角对锚泊系统的张力响应和钻井装置运动响应的影响。

基于Ansys/AQWA的极大型浮式结构总体强度分析

以极大型浮式结构的单模块为研究对象,采用大型通用有限元软件Ansys/AQWA进行极大型浮体水动力响应分析并预报波浪载荷,进而调用ASAS模块进行极大型浮体总体强度分析。分析结果表明:极大型浮体3个连接部位,即横撑与下浮体围壁连接处,立柱外壳与上箱体底板连接处和立柱外壳与下浮体外板连接处出现了较大的应力集中,其中横撑与下浮体围壁连接处的应力值可能已超过许用应力。因此,对横撑与下浮体围壁连接处进行结构加强,采用Ansys/AQWA对结构改进后的极大型浮体进行总体强度分析,并与改进前的结果进行对比。从对比结果可知:通过结构的改进和加强,横撑与下浮体连接处的Von Mises应力普遍下降。本文的研究成果将为极大型浮体后续的疲劳分析提供重要的理论基础。

基于AQWA的半潜式平台水动力分析及系泊性能计算分析

应用水动力计算软件AQWA,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的作用,并考虑系泊缆的非线性动态特性和平台与系泊缆之间的相互影响,对第六代深水半潜式钻井平台水动力性能及极端工况的系泊性能进行数值计算。结果表明,平台在高频区域内运动性能表现良好,响应幅值很小;当环境力方向为60°时,平台的系泊缆张力和水平偏移最大,因而在设计系泊方案时要引起注意。

基于AQWA的波浪能发电装置主浮体水动力特性研究

利用水动力计算软件AQWA对双浮体式振荡浮子波浪能发电装置主浮体进行仿真分析,对不同尺寸垂荡板的主浮体进行建模仿真,并就各自RAOs、激振力、附加阻尼和附加质量进行频域分析。结果表明,在波浪频率低于0.3 Hz时,垂荡板尺寸对其影响尤为明显;当波浪频率分别大于0.2 Hz、0.36 Hz和0.35 Hz时,垂荡板尺寸分别对RAOs、激振力和附加阻尼失去影响;对于同一吃水线、不同垂荡板尺寸的主浮体,波浪频率对其附加质量有较大影响,且垂荡板尺寸越大影响越严重。

基于AQWA的FPSO系泊系统响应数值模拟

针对墨西哥湾海域和西非海域,1 828.8 m水深转塔式FPSO系泊系统,利用水动力通用软件AQWA,建立风浪流作用下船体/锚链耦合系统模型,得到FPSO系泊系统频域与时域的动态响应。着重分析了浪向角180°和225°情况下的各自由度一、二阶响应。利用AQWA的缆索动力学模块,设计校核了系泊缆索受力情况。AQWA提供的时域、频域、缆索动力学多模块耦合分析,能迅速准确模拟大型复杂FPSO系泊系统响应,有很高的工程实用价值。

基于AQWA的2种立柱结构的半潜式海洋平台水动力特性研究

本文在现役海洋平台结构基础上,设计2种不同立柱式结构的半潜海洋平台。首先,根据2种不同立柱结构平台设计的主要参数,建立平台的三维模型;其次,建立2种平台的水动力模型,在相同的环境载荷下,运用AQWA软件对其进行数值模拟,得到2种平台频域下的水动力运动响应等数据,对比研究水动力的关键因素对不同立柱结构平台的影响;最后,在Ansys/Workbench中对2种平台的运动响应(RAO)进行后处理分析,得到结果与函数曲线吻合,从而为平台试验模型的搭建提供理论基础。

基于AQWA的半潜式平台水动力特性研究

该文针对深水半潜式平台,建立三维水动力模型,使用AQWA软件进行数值模拟,研究了水动力系数变化特征并进行了运动响应预报。同时进行了模型试验,验证利用频域分析方法进行数值模拟的可行性。为半潜式平台的初步设计提供相应的理论基础,为半潜式平台的服役提供理论支持和保障。

基于AQWA的FPSO串靠提油作业中的拖轮适用性评估

FPSO原油串靠外输的过程中,提油轮与FPSO相对位置的保持是其安全作业的首要条件,一般由提油轮尾部的拖轮协助完成定位,因此拖轮拖力的大小成为提油安全作业的基础。目前,拖轮选配仅凭经验,缺乏理论依据。因此,通过对风、浪、流等环境载荷作用的数值计算,求出所需配备拖轮的拖力大小。建立系统力学平衡方程,对提油轮和FPSO进行几何建模,利用AQWA求出波浪力,根据经验公式计算风力和流力,最后得到允许作业环境条件下所需拖轮拖力的分布曲线。计算结果一方面可为拖轮能否安全作业提供评估依据,另一方面可为安全作业选配拖轮提供理论依据。

基于AQWA的S-Spar平台动力响应分析

为了研究深水极端海况下带螺旋板的S-Spar平台的动力响应性能,基于三维势流理论和波浪的绕射/辐射理论,结合水动力分析软件AQWA,在频域内计算了单位波幅规则波作用下螺旋板导程分别为120 m、90 m和60 m的平台的动力响应,得到平台的附加质量、阻尼和运动RAO等水动力参数;基于频域分析结果 ,考虑随机波浪荷载及风、流的共同作用和系泊缆是否破断的工况,计算了系泊于1 500 m水深的螺旋板导程为120 m的平台在极端海况JOHNSWAP谱作用下的动力响应,并与不带螺旋板平台的动力响应进行了对比。分析结果表明:不同螺旋板导程的平台垂荡方向上的附加阻尼差异较大;在极端海况下,螺旋板导程为120 m的S-Spar平台的运动响应满足要求;螺旋板存在时会大幅增加平台的首摇运动幅值,忽略螺旋板可能会高估平台的首摇运动性能;不带螺旋板的平台的系泊缆张力幅值偏大,忽略螺旋板可能会高估系泊缆的极限张力。

基于AQWA的自升式钻井平台水动力响应分析

由于海洋环境变化的多样性,自升式钻井平台在风、浪、流联合作用下的动力学响应是十分复杂的。参照某自升式钻井平台具体参数,结合该平台在位运行时的具体过程,综合考虑风、浪、流等环境荷载作用和系泊系统的布局形式,利用ANSYS/AQWA模块建立了平台的水动力分析模型,对平台的系泊特性进行了水动力响应分析,得到了系泊缆索不同预张力工况下的平台主体六个自由度的动力学运动响应特性。结合仿真结果对该平台系泊工况下的水动力特性进行了频域和时域的初步分析研究。计算分析所得结论对具体工程实践有一定的指导意义。

风浪流荷载下基于AQWA的海上Spar型浮式基础稳定性分析

为了解决现阶段可再生能源利用的问题,实现深海风能的有效利用,针对设计出的OC3-Hywind 5MW Spar型浮式平台基础部分在风浪流荷载下的稳定性问题进行研究。利用ANSYS中的水动力模块(AQWA)分别对结构进行频域以及时域耦合运动响应仿真模拟,比较分析了不同工况下浮式结构各个自由度下的运动响应值,以及配重块在系泊不同位置处对结构运动响应值及系泊力的影响情况。结果表明:在不同工况作用下的浮式结构在纵摇自由度方向上的运动响应极值主要受风荷载影响,随着风速增大,响应极值也随之增大,在其他自由度上的响应极值受风、浪荷载影响较小;改变配重块在系泊缆上的悬挂位置对浮式基础在纵摇和首摇自由度方向的运动有着显著影响,并且随着配重块距离锚固点越近,响应值越大,越不利于浮式基础的稳定;未悬挂配重块的系泊力高于悬挂了配重块的系泊力,随着配重块悬挂位置离锚固点越远,系泊力越小,越能保证浮式基础在恶劣海况条件下的稳定性。

基于AQWA的某大型船舶耐波性响应分析

耐波性是船舶设计过程中最关注的性能之一,直接影响船舶在风浪作用下的稳定性和舒适性。为了对某大型设计船舶进行耐波性响应分析,利用AQWA软件建立计算模型,通过静水力计算以及横摇RAO幅值曲线对比,验证模型的正确性;在此基础上对模型进行频域分析,计算了5个波浪方向下6个运动自由度的有义值。结果表明,此设计船运动响应幅值均在合理范围内,满足设计要求。

基于AQWA的大型游船码头系泊水动力性能分析

随着世界经济的不断发展,航行船舶增加,大型船舶码头系泊的安全性越来越受到人们关注。本文基于三维势流理论,运用ANSYS软件AQWA模块,对码头系泊时大型游船进行频域分析和时域分析,得到一系列参数和运动规律。研究结果和研究方法可为同类船舶码头系泊提供参考。