近几年来，全球航运事业和海洋工程开发事业不断发展，使船舶拖带业务日益增多，船舶拖带作业的地位日益显示。但是，船舶在拖带作业中难免遭受到恶劣海况条件，总是会受到风、浪、流载荷的共同作用，不可避免的产生纵荡、横荡、垂荡、纵摇、横摇、艏摇六个自由度方向上的位移，因此出现了许多亟待解决的问题。为了使水上运输顺利进行，拖带作业的安全性和可靠性至关重要。本文在这种背景下，利用ANSYS软件建立船舶拖带系统的有限元模型，利用AWQA软件对典型工况下的船舶拖带系统进行数值模拟，对拖带过程中的被拖船的运动响应进行分析，并对缆绳的张力进行校核。

1.2拖带系统的研究现状

在六十年代开始，海洋拖带作业受到重视,国内外众多学者对船舶拖带运动响应做了大量深入的的研究分析。

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3拖带系统发展趋势

1.4研究方案

1、前期准备：

（1）联系实际情况，选定一艘沿海散货船作为被拖船，并收集该船的主尺度、型线图和总布置图等资料。

（2）学习使用ANSYS-AQWA有限元软件。

2、建立被拖船舶有限元模型和拖带系统有限元模型：

被拖船有限元模型和拖带系统有限元模型的建立有所不同。首先根据所收集到的被拖船的资料，使用经典ANSYS软件建立被拖船舶的有限元模型，其中，采用长30米宽5米高5米的长方体代替拖船有限元模型。然后通过ANSYS软件生成AQWA模块所需的DAT文件，在DAT文件里设置参数以建立船舶拖带系统的有限元模型。在DAT文件中输入风、浪、流环境载荷的参数、缆绳参数，最后通过AQWA将载荷施加到有限元模型上。

3、分析和计算

通过AQWA有限元软件计算，得出拖带系统的动力响应结果，进行典型情况下船舶拖带系统数值模拟，并对缆绳张力进行校核，对被拖船运动响应进行分析，完成数值计算结果分析。

1.5本章小结

本章主要通过收集相关资料，整理归纳出国内外众多学者对拖带系统的研究方法以及结论，对国内外船舶拖带系统的研究现状有了全面而深刻的了解，对船舶拖带系统未来发展趋势有了一定的认识，由此明白了拖带作业在船舶使用过程中有着不可或缺的地位和作用。在前人研究的基础上，采用科学的思路和方法，确定了本次的研究方案，以期能够达到本次毕业设计的目标，培养自己的科学素养。

第二章软件简介及有限元模型的建立

2.1ANSYS-AQWA软件简介[20-21]

ANSYS软件是一种大型有限元分析计算辅助软件，在世界范围内通用。它可以与CAD等计算机辅助设计软件接口，实现结构、磁场、流体等有限元分析，在航空航天、交通运输以及造船等领域应用十分广泛。ANSYS软件由三个模块组成：前处理模块、分析计算模块和后处理模块。前处理模块主要用于建立有限元模型以及划分网格；分析计算模块可以模拟多种物理场中的相互作用，具有灵敏度高以及优化性能好等优点；后处理模块主要是图像显示，通过色彩来表现梯度、矢量等，还可以通过曲线图以及表格显示计算结果。

2.1.1AQWA模块简介[15]

AQWA作为ANSYS的一个求解器，主要进行结构流体动力学特性分析，可以用来建模、加载和求解。AQWA中没有操作界面，它只是一个文件读入窗口，并且读入的文件只可以是DAT格式。可以通过经典ANSYS来建立有限元模型，再通过转换命令得到DAT文件。通过输入编辑好的DAT文件，AQWA就可以进行计算分析，最终生成所需要的文件。最后可以通过后处理器GS来查看AQWA的求解结果，进行数据的提取和处理，它还可以作为一个辅助性可视化的窗口，可以观察所建立的模型在波浪中的运动情况。