波浪载荷传递的过程就是通过AQWA计算得到波浪力数据,然后通过AQWA-WAVE将波浪力数据映射到结构上进行结构强度计算。
在数据传递过程中AQWA-WAVE会自动考虑水动力模型与结构模型拓扑不一致(如结构内部细节),与网格不一致性。
下面就以带有杆单元的OC5为例,介绍一下经典aqwa载荷传递的过程。
首先,在经典ansys里建立OC5的建模,特别注意水线面位置为Z=0米。
因为水动力只计算外部势表面单元,将模型内部结构和水线以上结构删除掉。
将模型另存为OC5TOAQWA.db,水动力计算的网格可以保留结构模型原来的网格,也可以把网格都删掉重新划分,新网格可以将网格加大,这样可以缩短水动力计算的时间。
波浪力经过AQWA-WAVE差值计算就可以映射到网格划分不同的结构模型上。
但网格也不能太大,因为网格的密度与计算波浪的频率是相关的,太大可能导致无法计算高频率的波浪。
模型的颜色都应该是紫色向里的,如果向外说明其法向错了,要将法向方向调整过来,有内部结构的结构模型如果方向不对同样也要修改方向。
打开OC5TOAQWA.db输入ANSTOAQWA命令,弹出ANSYS to AQWA Translator窗口,填写相关参数,点击OK。
这时在工作文件夹里就生成了aqwa输入文件OC5TOAQWA.aqwa文件。
修改生成的aqwa输入文件,文件的开始部分在 OPTION 位置添加 GOON,GOON 忽略模型警告继续运行。
一般情况下 AQWA 出现 Warning 或者 Error 程序会中断运行,输入 GOON 选项可以忽略 Waming,使程序能够继续运行。
将 RESTART 1 2 改为 RESTART 1 3,算到第三阶段的水动力计算。
OPTIONS REST GOON LDOP END
RESTART 1 3
文件的最后,修改参数定义模型的周期和浪向。
deck3是材料的密度和排水量。
deck4是单元截面、水动力系数和浮体的转动惯量矩阵
deck5是吃水、海水密度和重力加速度
deck6是波浪周期和方向,前两个数字代表波浪周期或浪向的编号,后面的数字就是周期数和浪向。
必须按照顺序编辑,首先编写频率或周期编号(频率按升序排列,周期按降序排列),然后编写波浪方向(按升序排列),方向的第一项必须是-180最后一项必须是180。
如第一行是从1到6一共六个周期,分别是10.8秒、10.12秒、10秒、9.72秒、9.67秒、9.01秒.
更改文件后缀OC5TOAQWA.dat生成AQWA-LINE识别的运行文件。
将文件OC5TOAQWA.dat用鼠标拖进Aqwa 2022 R1,运行AQWA-LINE程序,得到波浪力数据。
如果用了重新划分单元的大网格模型,就重新导入OC5TOAQWA.db使用与结构模型相同的较细的网格模型。
也可以直接使用包含了舱壁加强筋结构的完整的结构模型,在输出 ASAS 模型的时候可以一并输出,但如果模型规模非常庞大,此时可以考虑仅输出湿表面的结构模型以用于载荷传递。
施加单位压力载荷,让aqwawave知道哪些单元需要加载压力载荷。
使用ANSTOASAS宏命令输出ASAS文件OC5TOAQWA.asas,
编写 AQWA Wave 命令文件,可以新建一个txt文件,再把后缀改成dat就行了。
先编写一个静水力载荷的传递文件例如OC5_loads_map_01_water.dat。
ASAS 模型和水动力计算模型以及结果放在同一个文件夹下,进行载荷传递必须有的文件包括:*.res、*.pot、*.uss、*.vac。这几个文件应位于同一文件夹内。模型文件为 OC5TOAQWA.asas,波高为 0,载荷文件名称为 101。
静水力载荷的传递文件内容如下:
AQWA Wave 的传递文件同经典 AQWA 类似是由命令组成的,命令解释如下:
SYSTEM DATA AREA 25000000
JOB NEW LINE
这两行是固定格式,第一行表明运行内存,运行内存可以设置的大一些。
第二行表明从AQWA Line 进行提取计算结果并进行载荷传递。
PROJECT ansy
表明进行 ANSYS 格式的载荷文件编写。
TITLE TEST
运行文件名称,可进行设置。
EXTENSION LOD
END
指明传递文件的输出与记录文件对应后缀名,这里用的 LOD也可以是其他文件后缀,但不能与系统和程序后缀名相冲突。
在输入 ENTENSION 后要有 END 行标记输入结束。
OC5TOAQWA.asas
END
调用OC5TOAQWA.asas中的节点和载荷信息, END表示输入结束。
AQWAID OC5TOAQWA STAT
AQWAID的后面是AQWA的计算文件名包含三个后缀为 pot,res和uss的文件。
STAT表示考虑静水压力影响。除了 STAT 外还有 FIXD 和 PRDL 选项,FIXD 表示结构固定,PRDL 表示输出参数数据(一般忽略)。
CURR
END
CURR 为考虑流速影响时需要输入的命令, END表示输入结束。
FELM
FEPG ANSY
END
FELM 表示定义有限元结构模型的部分信息。FEPG ANSY 表示将载荷传递为 ANSYS 识
别的格式。其他命令还包括,AXIS将设置结构模型的参考坐标系。SCAL定义asas模型长度同AQWA 模型的缩尺比。UNIT 定义单位制,默认选项是 ASAS 模型同 AQWA 模型单位一致。输入完毕后要有 END 行。
load
CASE 0 6 5 0.00 0
LCOF 100
end
LOAD 表示进行载荷提取。CASE 进行波浪载荷传递内容编写,包含 5 个参数,分别对应
CURR 行中定义的流速代号,没有定义波浪则设置为零;AQWA计算文件中的波浪频率代号,波浪频率编号对应AQWA-LINE数据文件中的deck6定义的波浪频率,指定浮体所处水域的波浪频率;波浪方向代号,同上对应AQWA-LINE数据文件中deck6中定义的波浪方向;指定波浪波高;对应相位Phase。
CASE 0 6 5 0.00 0
则表示提取第6个计算周期 20s,提取第5个波浪方向 0°,波高为0.00,相位为 0°
LCOF 表明载荷文件的数字编号。
LCOF 100 表示对应 CASE 命令输出的载荷文件名为
XXX101.dat。如果有多个 CASE,则其他载荷文件名会按照 100 的步长进行命名。
输入完毕后要有 END 行。
ASGN
TUBE 69348 0 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1
TUBE 69349 0 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1
TUBE 69350 0 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1
TUBE 69351 0 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1
TUBE 69352 0 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1
END
这里要重点说一下ASGN。
ASGN 用于调整结构模型,通常在没有杆单元需要载荷传递的时候不需要通过 ASGN 来
对模型进行调整。但OC5里面有杆单元,所以就必须用到ASGN进行调整。
下图是ASGN所涉及的命令,其中就只介绍一下涉及波浪载荷传递的TUBE命令。
TUBE命令用于定义有限元杆单元的流体动力学特性的命令关键字。
ielem为单元编号;group与杆单元相关联的Aqwa面组号,如果此单元不需要入射/衍射力,则为0;diam1单元端点1处的直径;diam2单元端点2处的直径;Cd1单元端点1处的拖曳力系数;Cd2单元端点2处的拖曳力系数;Cm1单元端点1处的附加质量系数;Cm2单元端点2处的附加质量系数。
更多内容请参考 AQWA Wave 的帮助文件,这里不再过多进行介绍。