横撑等小尺寸构件采用Morison方程计算 载荷加载到有限元模型中，实现浮体结构强度校核
? 对绕射结构（用平面单元建模（plate element）
Incident wave force (Froude-Krylov force):无扰动的波浪引起的压力
Diffraction force:静止结构的存在影响了波浪密度分布由压差引起的压力 Radiation force:结构的振动激起的波浪产生的波浪力
Drift force考虑波浪力的高阶效应，波浪力的高阶项都归于Drift force ? 对细长管结构（用莫里森单元建模（比如：tube element） ? 指F=相对加速度惯性力和相对速度引起的阻尼力求解的。
? 使用莫里森方程求解
? 如果不满足细长管，用三维势流理论。
NOTE: Morison 结构适用于：细长管（直径和管的长度之比小于0.2），阻尼力
会大些
莫里森方程
对于细长柱体单元（D/L<0.2)比如管单元，每个单元上单位长度的波浪力可以按照莫里森方程计算得到，莫里森方程如下：
F??X(1?Ca)??0.5?CdVVD其中Ca和cd为附加质量和单元拉力系数?为单位长度单元体积，D为单元的直径
..? 波浪的绕射与辐射
? 波浪的绕射：波浪在向前传播遇到结构物以后，在结构表面会产生一个向外
散射的波，入射波与散射波的叠加达到稳态时将形成一个新的波动场，在这样的波动场中结构所受到的载荷称为波浪的绕射作用 ? 波浪的辐射：以一定模态小振幅振荡运动的结构在稳定的波浪场中产生一个
向外辐射的波动场，波动场中的结构必然会受到辐射势的载荷作用
? 二阶波浪力
? 包括二阶平均漂移力、差频力和和频力三部分，锚泊的深水半潜式平台，二
阶波浪力在数值上比一阶力小得多，但由于波浪本身的非线性相互作用会产生对结构物的差频作用，又由于锚泊系统水平方向的回复力和阻尼力都很小，即其对应的固有周期较大，结构物会在二阶平均漂移力和差频二阶力的作用下产生强烈的共振。因此二阶波浪力的研究对准确预报深水平台的受力和运动具有重要的意义，。 ? 2阶平均慢漂力计算
1）远场求解（动量能量守恒）（ momentum conservation method）
(2)Fstrc?? SR: vertical cylindrical boundary surrounding the structure in the
?V???d???VV?pndSflow field with a large radius R, 大直径流场内，环绕结构圆柱体垂直边ndS?t?SRSR界?:环绕结构表面以及SR 的fluid体积
特点：更高的精度；Horizontal force/moment only只求解垂直方向的力/力矩；
能求解单个结构（或是不考虑结构之间的交互作用情况下的多体）
2） 近场求解（ pressure/motion integration method ）
d?Vd????pndSdt????SR???????
(2)Fstrc???0.5?g?r2ndl???0.5???ndSWLS0..??????(X.?)ndS?Ms.R.Xg?tS02
WL: 结构表面的平均吃水 S0 : 平均湿表面
特点： 可以求得结构6自由度的力和力矩；多体水动力学交互作用
? 确定静态平衡位置的方程 Xj?1?Xj?K?1(Xj)F(Xj)K 系统刚度矩阵，F 力矩阵，程序迭代至 ?X=|Xj+1-Xj| 系统给定容差 ..? 时域运动方程表征： MsX(t)?F(t)F(t): 浮体结构上所有受力状况包括入射力、绕射力、辐射力、缆索张力、漂移力、拉力（推进器，驳船等）、约束力（如锚与海床）等
? 如何处理波浪谱
? 将图形分为面积相等的N个截面
? 定义N个小波，小波频率取界面中线对应的频率值（最多200个小波） ? 将这些小波按照随机相位角叠加起来
z(x,t)??aicos?kix??it??i?i?1N
AQWA-LINE：
AQWA-LINE 是用于计算浮体结构在常规波中响应问题的计算程序，此程序可以单独运行也可以跟AQWA软件包其他软件联合求解，AQWA-LINE的主要分析技术是水波的辐射/衍射理论。常规波浪在行进过程中经常会受浮体结构的影响而产生衍射。程序可以计算浮体结构的一阶或是二阶波浪力（考虑波浪力二阶项的3D绕射散射分析程序2nd order 3D）。计算波浪力及结构的响应，计算的水静力学程序用于3D绕射/散射分析
AQWA提供了方便的重启动方式，如完成AQWA-LINE计算后，要执行其他模块计算如考虑粘性阻尼，停泊线刚度，就可以用重启动方式直接调用AQWA-LINE计算结果，而不需要再执行AQWA-LINE基本格林函数计算，这样极大的提高了求解效率。 AQWA-LINE特点
? AQWA-LINE计算时考虑了浮体结构及临近的固体结构的水动力相互影响。
AQWA-LINE能够处理浅水效应，这时需考虑波浪力高阶项。可以算任意水深。其它程序只能算有限水深。 ? AQWA-LINE可以计算由波浪辐射衍射引起的任意形状的浮体结构周围的
波浪力。 ? AQWA-LINE使用典型的格林函数方法求解浮体结构的波浪力，AQWA中
网格的每个单元给定一个脉动源。， ? AQWA-LINE在计算波浪力的同时也求得浮体的附加质量和辐射阻尼，这些数据储存在AQWA数据库文件（.hyd&.res）中，其他模块可以用重启动的方式调用这些数据。 ? 另外通过AQWA-LINE的求解，浮体六个自由度方向上的运动与相应的稳
态波浪漂移力就相互联系起来。 ? 可得到附加质量、附加阻尼、衍射力、漂移力、RAO等水动力学参数；一
二阶均可求解；远/近场求解二阶平均漂移力 ? 频率算法；边界积分算法（Source distribution approach (boundary
integration method)）；计算差频，和频; 多体水动力学交互作用计算; 有航速的水动力计算 ? Mean drift forces平均慢漂力的计算:1）远场精度高，但只能计算平面运动
的二阶力，只能计算单个结构。2）多刚体运动时一定用近场解。
AQWA LINE的常用选项
? DATA 用于检查输入数据 (LBDFN) ? GOON 用于忽略一般警告 (L) ? REST 定义开始过程 (LBDFN)
? LDOP 载荷输出- 输出 .POT 和 .USS 文件
力显示, SF/BM) (L) ? PRCE 为 Decks 1 – 5 (LBDFN)设置打印项
用于压力计算(例如压
? PPEL 为每个单元设置打印属性 (LBDFN) ? NPPP 无压力后后处理－阻止节点连接警告 ? ALDB Aqwa-Line 数据库 - reads in AQWA-LINE
TAKE CARE ? NQTF 使用近场求解，用于漂浮力系数 ? CQTF 计算 QTF 矩阵 ? PFIX Partially FIXed
AQWA-LINE理论
? AQWA-LINE 是3D衍射和辐射分析程序，通过大量的板格来描述结构，在每个板
格中心有源点（a source），程序会求解受到如下边界条件时源点的强度:
1）没有水流穿过船体 2）没有水流穿过海底 3）板格为自由面
这样就可以在任意点计算出压力和速度 ? AQWA LINE的3D线性波理论
假设流体无旋，不可压；小波（small wave elevation）；无粘性 速度势能控制方程（拉普拉斯方程）：
体的边界条件：
自由表面运动条件：
database
–
?2??0(V???)(???Vs).n?0D(z??)?0Dt?(z??)???.?(z??)?0?ti.e. 线性化之后：
自由表面动力条件：
线性化之后：
??????0?t?z??p1????.???g??const?t?2???g??0?t