ANSYS-AQWA风浪流载荷作用下船舶拖带数值模拟(3)

AQWA中流体分析覆盖的范围很广泛,本文主要应用到LINE和DRIFT分析模块,因此这里主要介绍这两种模块。LINE模块主要是计算波浪力、水静力以及结构响应,


AQWA中流体分析覆盖的范围很广泛,本文主要应用到LINE和DRIFT分析模块,因此这里主要介绍这两种模块。LINE模块主要是计算波浪力、水静力以及结构响应,可以用于绕射和散射的频域分析计算。DRIFT模块主要应用于耦合缆索动力学,可以对随机波作用下的结构的运动以及缆绳张力进行时域分析。AQWA作为一个强大的集成计算软件,完美全面的满足了使用要求。但是在操作方面,仍然存在一些不足之处。例如,LINE模块中,对单元和节点的数量做出了限制;无法进行结构稳性计算分析;研究风和流的作用时,需要使用者自己计算风力、流力系数;AQWA运行所必须的DAT文件的编写有严格的要求。

2.2有限元模型的建立

本文采用120.1m沿海散货船作为被拖船舶,通过经典ANSYS建立有限元模型;采用采用长30m宽5m高5m的长方体代替拖船有限元模型;通过建立拖带系统的有限元模型,我们可对不同船速下船舶拖带系统进行数值模拟,对被拖船的运动响应进行分析,对拖带缆绳张力进行校核。

2.2.1120.1m沿海散货船主要参数

本文所选120.1m沿海散货船的各种参数如表2-1所示。

表2-1120.1m沿海散货船参数表

名称 单位数值

总长 m120.1

垂线间长 m115.2

型深 m20.2

型宽 m8.6

设计吃水 m7.77

设计航速 Km/h14.8

2.2.2120.1m沿海散货船有限元模型建立步骤

ANSYS中建立有限元模型可以自顶而下或者自底向上。本次有限元模型的建立主要采用了自底向上的方法。自底向上,顾名思义,即在建立有限元模型时,先定义模型的最低级图元,然后自下而上来构建整个模型。简单来说就是:首先确定关键点坐标,然后通过关键点连接成线,再由3-4条线组成面,最后由面构成体,于是一个完整的有限元模型就建成了。

本论文主要研究在风、浪、流载荷同时作用下拖带系统中被拖船的运动响应并对缆绳张力的进行校核,因此只需要建立船体的外表面模型。

120.1m沿海散货船的有限元模型建立步骤如下:

(1)输入关键点Keypoint坐标

首先,先定坐标原点,考虑到AQWA全局坐标系,本船建模初期暂定以船尾0站、船中、静止水线处为坐标原点,X轴方向从船尾到船头,Y方向指向船舶宽度方向,Z方向沿着吃水高度方向。根据船舶的总尺度和型线图、总布置图等资料,在型值表上找出每一站位处,每一吃水高度处的半宽值,由此得到关键点坐标。在船体货舱区域平行中体部位,由于各个横剖面形状相同,故可直接建立平行中体两端站位处的横剖线的关键点。在首部以及尾部,特别是球鼻艏和艉封板部位,由于船体外壳比较复杂,常常要根据型线图中的横剖面图和纵剖面图添置一些关键点。其中,值得注意的是:ANSYS中应默认以米为单位。