AQWA格式命令详解

AQWA文件系统介绍：

AQWA的输入文件

.dat    计算数据文件 (LBDNF)

    .lin    AGS 网格生成器所需的型线数据

    .msd    BM/SF (AGS)所需的质量分布输入文件

    .sfm    splitting forces (AGS) 所需的质量分布输入文件

    .wht   波高时间历史文件 (with IWHT in Deck 13 for BDNF)

    .wvt   风速时间历史文件 (no card needed, for DN)

    .xft   对一结构施加外力的时间历史文件 (no card needed, for DN)

    .mor  mooring 线描述文件(with FILE in Deck 14 for BDNF)

OTHER INPUT/OUTPUT FILES (between stages)

    .res     重启动文件 (binary, LBDNF)

    .hyd    水动力文件 (binary, L)

    .eqp     平衡位置文件(binary, B)   

.uss     source strength file (binary, with LDOP in Deck 0, L)

    .pot     potential file (binary, with LDOP in Deck 0, L)

OUTPUT FILES

    .mes      输出message文件 (ASCII, LBDNF)

    .lis      output listing file (ASCII, LBDNF)

    .pos      output position file (binary, DN)

    .plt      output graphic file (binary, LBDNF)

    .pac      pressures at centroids (binary, L)

    .vac      velocities at centroids (binary, L)

其中：

1）AB***.eqp file:由 AQWA LIBRIUM生成；储存了结构的平衡位置信息；FDN可以读入作为起始位置(Deck 0要设置RDEP选项).

2）A****.pos file:在时域分析中由DN生成；存储了每一时间步的结构的位置，速度数据

3)Hydrodynamic (.hyd) File，二进制文件，由AQWA-LINE的散射/衍射分析生成包含了AQWA-LINE算得的水动力数据库.

4)AL**.RES= AL**.DAT+AL**.HYD

5)AGS Plot File (.plt)，二进制文件，由主要分析过程 (Stage 5)生成 ，包含: 力和运动的时间历程 (DN)；在向平衡位置迭代过程中的位置和力(B)；forces and responses as a function of frequency (LF)

6)Listing (.lis) File，包含刚执行完的STAGES分析的大多数输出文件 (以文本形式).

AQWA输入文件解释

Stages:   区分分析进行到哪个阶段,可以单独运行不同段也可以联合运行,stages之间有数据传递关系

Stage 0   头文件设置 title restart 设置

Stage 1 模型定义（节点，单元..),          Decks 1 to 5

Stage 2 水动力数据库定义      Decks 6 to 8

Stage 3 绕射/散射分析*  (L)

Stage 4 主分析参数定义    Decks 9 to 20 (BDNF)

Stage 5   主分析过程*

Decks:卡片，区分输入数据

Deck0 中 option cards可以有如下选项：

PRCE PRint Card Echo for Decks 1 – 5 (LBDFN)

DATA             检查输入文件 (equivalent to Stages 1-2, LBDFN)

GOON 忽略不致命的错误和警告信息(L)

REST 定义重启动STAGE (LBDFN)

LDOP             输出表面压力计算所需的.POT和.uss文件(e.g pressure plots, SF/BM) (L)

PPEL 输出每个单元的属性 (LBDFN)

NPPP 设置节点不连续时，不用警告。

CRNM Re-计算 RAOs (LF)

NRNM 计算节点RAOs(L)

NQTF              为漂移力因子使用近场求解方法（L）

CQTF 计算 QTF 矩阵(L)，计算二阶差频、和频矩阵

Deck 1  COOR                  节点定义

Deck 2  ELM*        单元定义

Deck 3  MATE        材料参数

Deck 4  GEOM       几何参数

Deck 5  GLOB        全局常量

Deck 6    FDR*  常规波定义

                (1) 频率和方向

              (2) copy, merge, edit 已有的水动力数据

Deck 7    WFS*  水动力属性 (wave freq. range)

                水动力属性 (stiffness and buoyancy)

                分析位置 (ZCGE, 可以用deck2中的ZLWL 取代)

Deck 8    DRC*  慢漂力系数

Deck 9      DRM*        漂流运动参数

Deck 10 HLD*        船体阻力（Drag）系数

Deck 11 ENVR        环境参数

Deck 12 CONS        约束

Deck 13 SPEC        谱参数

            WAVE        规则波参数 (N)

Deck 14 MOOR    停泊线定义

Deck 15 STRT        初始条件   

Deck 16 TINT        时间积分参数 (D,N)

        LMTS        迭代参数 (B)

Deck 17 HYDC        管道的水动力参数

Deck 18 PROP        打印输出选项

Deck 19 NONE        Reserved for future use

Deck 20 NONE        Reserved for future use

* Structure Number

Note: Stage2中输入的水动力属性用于修改和代替STAGE3中AQWA-LINE计算得到的的水动力属性

The data input in these decks relates to the type of analysis required and the program being used.The data that may be input via Decks 9 to 18 may be summarised for each program as follows:

AQWA-LINE

Deck 9 - Drift Added Mass and Damping (only used for scaling, Deck 16)

Deck 10 - No input required

Deck 11 - No input required

Deck 12 - No input required

Deck 13 - No input required

Deck 14 - No input required

Deck 15 - No input required

Deck 16 - Length Scaling of Results

- Mass Scaling of Results

- Change of Body's Centre of Gravity

- Change of Body's Inertia

- Definition of New Hydrodynamic Reference Point

Deck 17 - No input required

Deck 18 - No input required

AQWA-LIBRIUM

Deck 9 - Drift Added Mass and Damping

Deck 10 - Hull Current Drag Coefficients

- Wind Drag Coefficients

- Thruster Forces

Deck 11 - Current Velocity Profile and Direction

Deck 12 - Elimination of Degrees of Freedom

- Articulations between Bodies

- Articulations between Global Points and Bodies

Deck 13 - Wave Spectra Details

Deck 14 - Hawser/Mooring Lines

Deck 15 - Motion Analysis Starting Positions

Deck 16 - Iteration Limits

Deck 17 - No input required

Deck 18 - Printing Options for Nodal Positions

AQWA-FER

Deck 9 - Drift Added Mass and Damping

Deck 10 - Hull Current Drag Coefficients

- Wind Drag Coefficients

- Thruster Forces

Deck 11 - No input required

Deck 12 - Elimination of Degrees of Freedom

- Articulations between Bodies

- Articulations between Global Points and Bodies

Deck 13 - Wave Spectra Details

Deck 14 - Hawser/Mooring Lines

Deck 15 - Motion Analysis Starting Positions

Deck 16 - No input required

Deck 17 - No input required

Deck 18 - Printing Options for Nodal Positions

AQWA-NAUT

Deck 9 - No input required

Deck 10 - Hull Current Drag Coefficients

- Wind Drag Coefficients

- Thruster Forces

Deck 11 - Current Velocity, Direction and Profile

- Wind Velocity and Direction

Deck 12 - Elimination of Degrees of Freedom

- Articulations between Bodies

- Articulations between Global Point and a Body

Deck 13N - Regular Wave Properties - default analysis

Deck 13 - Wave Spectrum Details - irregular wave analysis

Deck 14 - Hawser/Mooring Lines

Deck 15 - Motion Analysis Starting Positions

Deck 16 - Time Integration Parameters

Deck 17 - Hydrodynamic Scaling Factors for Morison Elements

Deck 18 - Printing Options for Nodal positions

AQWA-DRIFT

Deck 9 - Drift Added Mass and Damping

- Yaw Rate Drag Coefficient

Deck 10 - Hull Current Drag Coefficients

- Wind Drag Coefficients

- Thruster Forces

Deck 11 - Current/Wind Velocity and Direction (only when no spectrum)

Deck 12 - Elimination of Degrees of Freedom

- Articulations between Bodies

- Articulations between Global Point and Bodies

Deck 13 - Wave Spectrum Details

Deck 14 - Hawser/Mooring lines

Deck 15 - Motion Analysis Starting Positions for both Wave and Drift frequency Motions

Deck 16 - Time Integration Parameters

Deck 17 - No input required

Deck 18 - Printing Options for Nodal Positions

AQWA-FLEX

Deck 9 - No input required

Deck 10 - No input required

Deck 11 - Uniform current speed and direction

- Current profile: depth, speed and direction

Deck 12 - Articulations

Deck 13 - Wave frequency, amplitude and direction

- Wave Theory

Deck 14 - Description of mooring line

Deck 15 - Initial position of the vessel

Deck 16 - Number of time steps, time step length and start time

Deck 17 - Morison element parameters

 

 

Deck详细说明：

 

JOB MESH  LINE

TITLE                 DEMONSTRATION VESSEL

OPTIONS REST GOON END

RESTART   1 3

The JOB card指定将要运行的分析类型。本处将使用Aqwa-Line程序。用户定义了4个字符（A four character user-defined case identifier），所以在这种情况下也需要输入MESH。

TITLE指定标题，他将出现在输出的图形和文本文件中。

OPTIONS选项，可选用的选项很多，此处用到的有：

REST –在输入一个重启动卡片的时候用到该命令(LBDFN)

GOON – 忽略非致命错误

DATA   用于检查输入数据 (LBDFN)

LDOP   载荷输出- 输出 .POT 和 .USS 文件                   用于压力计算(例如压力显示, SF/BM) (L)

PRCE   为 Decks 1 – 5 (LBDFN)设置打印项

PPEL    为每个单元设置打印属性 (LBDFN)

NPPP   设置节点不连续时，不用警告。

ALDB  Aqwa-Line 数据库 - reads in AQWA-LINE           database – TAKE CARE

NQTF   使用近场求解，用于漂浮力系数为漂移力因子使用近场求解方法（L）

CQTF   计算 QTF 矩阵，计算二阶差频、和频矩阵

PFIX    Partially FIXed

PBIS - PRINT FORCE COMPONENTS AT EACH ITERATION STEP

END –表明选项项结束

更多命令参看手册

The RESTART card描述了将要运行的阶段。在AQWA-Line分析中通常执行1~3阶段，分别为：

Stage 1 – 模型定义（定义节点坐标、元素、材料参数、全局变量）decks 1~5

Stage 2 – 水动力数据库定义，decks 6~8

Stage 3 – 绕射散射分析

01    COOR

01   1               0.097     0.000     2.920

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

019999              11.477     0.000     3.974

END014321              23.866    -0.762     6.728

Deck 1卡片1定义节点坐标

表示结构1的第一个节点坐标为：0.097     0.000     2.920

最后一个节点坐标行前加END命令

ELM1

02SYMX

02TPPL         1 (1)(  41)(  43)(  21)

02QPPL DIFF    1 (1)(  61)(  63)(  43)(  41)

END02PMAS        30 (1)(9999)(   1)(   1)

FINI

Deck 2 卡片2描述各元素相对于卡片1中定义的第一个节点的拓扑关系，括号内的数据是free-format

ELM1表明结构1的元素数据的开始，（在这个例子中只有一个结构）

如果结构是关于X或Y轴对称则只需对结构一半的元素进行定义SYMX and SYMY分别表示对X、Y轴对称（仅对面单元有效，如有其他单元需建立整体模型单元）。

SYMX表示AQWA 可以假设结构是X轴（FRA）对称的。利用对称性可以减少计算时间.

RMXS  不用对称（remove symmtry ），创建完整模型（即使模型是对称的）。该方法只用于T/QPPL单元.

MSTR  把结构移动到新定义的位置。只用于单元和与单元关联的节点，而不是所有在STRC卡片中列出的节点.实际上在FRA中移动节点和单元，而与Deck 15卡片中的位置不同.

SYMY 和RMYS 对于Y轴有相同的影响

单元类型：

TPPL – 表明单元类型为三角形板单元

QPPL---四边形板单元

TUBE---管状单元

PMAS---点的质量和惯性力矩

STUB---细长管单元（允许非圆截面）

PBOY---总浮力（集中浮力）

FPNT---在流体中定义一个点（为取得流体中某点的速度）

DISC---蝶形单元（用于计算附加质量和附加阻尼，没有材料，无厚度）

1 – The optional group number these elements are to be assigned to.

(1) – One element will be created.

(41)(43)(21) – 该元素将用到节点41, 43 和21.

DIFF – 在衍射计算中将用到该元素

1 – The optional group number these elements are to be assigned to.

(1) – One element will be created.

(61)( 63)( 43)( 41) – 该元素将用到Nodes 61, 63, 43 and 41

在节点9999处定义了一个单独的质量点，属于材料和几何组1

The FINI card 结束部分，表示没有更多的需要定义

DIFF is needed for diffracting QPPL and TPPL elements;

03    MATE

END01             1   154800

Deck 3 用于输入在卡片2中材料组的特性

材料特性1，质量点的质量为154800

04    GEOM

END04PMAS  1  1442800 0.000000 0.000000 4420900 0.000000 4842000.

Deck 4 用于输入在卡片2中提到的几何组的几何特性

.给定了几何组1的the mass moments of inertia （转动惯量）Ixx, IXY, IXZ, IYY, IYZ, IZZ

05    GLOB

05DPTH    1000.0

05DENS    1025.0

END05ACCG     9.807

Deck 5 用于输入全局环境变量，输入的值必须单位一致

DPTH 水深

DENS：水的密度

ACCG  重力加速度

06FDR1

06PERD 1 6    35.0     30.0     25.0      22.0      20.0      18.0

06PERD 7 12   17.0     16.0     15.0     14.0       13.0      12.0

06PERD 13 18  11.0     10.0      9.0      8.0        7.0       6.0

06PERD 19 19   5.0     

Deck 6 用于定义波浪入射角和频率，及风的方向

PERD定义波浪入射角和频率，每行的前两个数指定后面频率的顺序数，这里频率是以周期形式表示的，有的也以赫兹的形式不过要改换卡片开头。目前认为频率的最大个数为50.

The frequencies listed above will be analysed. The first 2 numbers on each line identify the frequencies which will follow. In this case frequencies are given in terms of Period, however they may also be expressed as Radians/Second or in terms of Hertz using alternative card headers. Currently the maximum number of frequencies which may be considered is 50.

06DIRN 1 6     0.0    22.5      45.0    67.50     90.00      112.5

END06DIRN 7 9    135.0     157.5    180.0

DIRN定义风向，每行的前两个数指定后面风力方向的顺序数，方向的最多个数为41个

07WFS1

07ZCGE              1.0

END07BFEQ          1518697.50

Deck 7 定义频率参数矩阵

WFS1给结构1附属性（WFS2给结构2附属性）

ZCGE用来给衍射散射分析提供分析位置.卡片确定垂直方向相对静水线面的质心位置，若该值为零则质心位置在水线面上

BFEQ 用于指定结构处于平衡状态时垂直向上的浮力，如果未设置则程序自动计算。

08    NONE

Deck 8 手动输入漂移力系数，应用模块：(AQWA-FER/ DRIFT/LIBRIUM), or within the backing file (AQWA-LINE only).是用来手动输入漂移力系数，如果不输入则漂移力采用AQWA-LINE程序计算所得值，不是特殊需要不要输入（要求对力源很熟悉）。不提倡修改由line生成的值

JOB TANK  NAUT

TITLE                      FISHING BOAT

OPTIONS REST END

RESTART   4  5      ALEAST

The JOB card 指定将要运行的分析类型，此处将用到 Aqwa-Naut 程序. 用户定义了4个字符（A four character user-defined case identifier），所以在这种情况下也需要输入FISHING BOAT。

TITLE指定标题，他将出现在输出的图形和文本文件中

The RESTART card描述了将要运行的阶段.

Stage 4 – 主分析参数定义 decks9~20

Stage 5 – 主分析过程

ALEAST 与AQWA-LINE 相关. 在NAUT 运行时会自动调用AQWA-LINE 的计算结果，他会输入数据后的NAUT同时运行。

09    NONE

deck9是用于定义漂流频率（drift frequency）下的附加质量和阻尼，以及由于结构在漂流频率下yaw运动引起的的非线性拉力应用模块：FER用于时域下计算漂移频率运动，注意不能用它计算波浪频率运动（wave frequency motion）

AQWA-DRIFT用于计算时域漂移频率与运动

AQWA-LIBRIUM 用于计算漂移频率运动下的动稳定性，不能用于计算静态平衡位置

AQWA-NAUT本卡片不可用

AQWA-LINE AQWA-LINE May be input for scaling (seeSection 4.16L).

 

【格式举例：】

DRM1

09FIDA    1.0373E6 1.5702E7 1.0E12   1.0E15   1.0E15   2.2564E11

09FIDD    1.80E5   1.80E6   1.0E10   1.0E13    1.0E13   1.00E10

END09YRDP    4  305    2500.0

DRM1指结构1

FINA-依频率的附加对角线质量。在每种频率，每个角度的自由度情况下，这个值加上由程序算得的附加质量

FIDA - 与频率无关的其他附加对角线质量。在每种频率，每个角度的自由度情况下，这个值加上由程序算得的附加质量

FIDD-按频率的附加对角线衰减阻尼。所有频率每个角度自由度的阻尼值均由程序自动计算。

YRDP-首摇（YAW）率拉力参数。当船体首摇的时候会发生附加的横向拉力，横向拉力计算参数在YRDP卡片上设置。头两个数值是节点号，这个节点号定义了船舶水线面中线。第三个数值定义了横摇率拉力因子，这个拉力因子乘以结构长度再乘以速度的平方即得到拉力。如果波浪速度是沿着船长是变化的，那么沿着波浪速度的平方乘以拉力因子沿着船长积分即可得到总船的拉力。

10     NONE

Deck 10风力系数，波浪力系数，拉曳力(推进器）系数定义，

•  应用模块：

AQWA-DRIFT用于计算时域漂移频率与运动

AQWA-LIBRIUM 用于计算漂移频率运动下的动稳定性，用于确定静平衡位置的外力

AQWA-NAUT计算时域下的运动响应

AQWA-LINE 不可用

 

【格式举例】

10    HLD1

10WIFX 1 6  -3.956E02  -2.230E02  7.757E00  2.405E02  3.491E02  2.405E02

10WIFX 7 9  7.757E00  -1.722E02  -3.956E02

10WIFY 1 6 0.000E00  -2.521E03  -3.426E03  -2.521E03  -6.465E01  2.521E03

10WIFY 7 9  3.426E03  2.844E03  0.000E00

10CUFX 1 6  -5.405E04 1.682E05 3.003E04 -1.051E05 5.405E04 -1.051E05

10CUFX 7 9  3.003E04 1.483E05 -5.405E04

10CUFY 1 6  0.000E00 -1.907E06 -2.522E06 -1.982E06 0.00E00  1.982E06

10CUFY 7 9  2.522E06  2.078E06  0.000E00

10CURZ 1 6  0.000E00 -7.398E07  1.216E07  1.044E08 0.00E00 -1.044E08 END10CURZ 7 9 -1.216E07  6.729E07  0.000E00

HLD1指的是给结构1定义属性

WIFX和WIFY卡片用于指定x方向y方向的风力系数，头两个数字1，6指定了方向域， AOWA-LINE deck6中，这些方向具体值已经给定，除1，6外剩下的数值是风力系数，风力系数与风速的平方的乘值为风力。

CUFX and CUFY x，y方向的波浪力系数在本例中给了一个垂直的波浪力是为了模拟船舶下沉过程，同样该系数乘以浪速的平方得到波浪力。

CURZ 绕z轴的力矩

11    NONE

deck11用于风载与波浪载荷的速度与方向定义.用于定义风浪环境变量，速度为常速度，该卡片为可选设置，如果deck10没定义风浪则deck11不需要定义。也可以在DECK13中定义风载荷速度和方向。

【格式举例】

11    ENVR

END11WIND        10        90

风速度是10m/s相对固定的参考坐标系角度是90度（比如y轴）若为

     end11curr则为浪的定义

12    NONE

deck12.约束设置

【格式举例】

CONS

12DCON    3    0 9999           1   9999

END  DACF    3    3

Deck12是用来限制运动结构的运动，有两种方式一是定义相对位置关系（articulation） 一是定义约束。这个卡片用来定义结构间连接关系(articulation)，片名后的第一个数字是用来定义锁定的旋转自由度数，在这里锁定三个旋转自由度。结构由结构1的节点9999固定，结构号为零表示固定点，即是结构1上的节点9999相对固定点（结构0上的节点9999）没有相对位移。结构3上自由度 3 (Z 向) 被约束住了（deactivated）

1) Omission of Motion in User Specified Degrees of Freedom (D.O.F)

    DACF     Ns      Ndof

    (Ns:  structure number;   Ndof : D.O.F. number)

2) Mechanical Articulations between Structures

    Relative translational motion is not allowed, but relative rotational motion is possible.

     DCON     Nt      Ns1    Nd1   (Nd3)     Ns2    Nd2   (Nd4)

     Nt: number of D.O.F. being locked by this constraint.  

     Nt=0: Ball and Socket, rotation in 3 D.O.F.球和插座 允许三个旋转自由度

     Nt=1: Universal joint, rotation in 2 D.O.F.万向节，允许两个旋转自由度

     Nt=2: Hinge, rotation in 1 D.O.F.铰链，一个自由度

     Nt=3: Rigid connection, no rotation.刚性连接

 

13    WAVE

13WAMP                   1

13PERD                   5

 END13WDRN                 180

Deck 13 风谱波谱定义。可用来指定规则波的波幅，周期，采用的AIRY线性波（naut默认为stockes2阶波）方向 。WAVE用来指定波浪谱； WAMP  1：波浪幅值为1m；PERD  5：波浪周期为5s；WDRN  180：方向180度

目前对于风的定义仅在FER 和 DRIFT中可用，

•  模块应用：

1)AQWA-LIBRIUM - 至多可以定义20个波谱，可以在DECK20中指定输出悬链线的20个相应的平衡位置。如果我们不考虑海况对浮体平衡位置的影响，只是估算下平衡位置的值 则我们可以将卡片设为缺（NONE），注意如果用户需要，所有的平衡位置能够自动传递给AQWA-FER进行进一步计算

2)AQWA-DRIFT-只能指定一个波谱，因为每次计算只能执行一次每次时域分析，每次时域分析对应一个谱。

3)AQWA-NAUT - 只有在deck0设置选项中添加IRRE以及卷积（convolution计算）选项才能使用波谱，每次只能指定一个波谱原因同drift

4)AQWA-LINE -不可用

 

【JONSWAP谱设置】

13     SPEC

13SPDN               128.0

13WIND                 6.0     148.0

END13JONH              0.0262    1.5220       4.0     1.100    0.6981

SPEC是用来指定风谱

SPDN卡片是用来输入波谱方向，该处方向为128.0

WIND定义风，风速度为6.0m/s风向为148度。注意：这里没有定义浪速度，但是水和船体产生相对速度仍然会产生波浪力

最后一句设置注释如下：

JONH – 采用 Jonswap 波谱

0.0262    1.5220 –波谱的起始频率和终止频率

4.0 – Gamma值

1.100 – 有义波高（H1/3）

0.6981– 频率峰值

【Pierson-Moskowitz谱设置】

13     SPEC

13SPDN                 5.0

13CURR                1.00      15.0

13WIND               25.00      15.0

END13PSMZ           0.3000    2.0000     4.000     8.000

流速度是1.0m/s方向是15.0度

风速度是25.0m/s风的方向是15度

PSMZ –采用波谱类型是 Pierson-Moskowitz谱

0.30      2.00 –波谱起始频率和终止频率

4.0 –有义波高.

8.00 –zero crossing period零截面周期

14     NONE

Deck 14 用于定义悬链线。

【线性moring定义线说明】

14     MOOR

END  LINE    1  762    0 3000       1E9   158.532

我们已经定义了MOORING线的属性，NLIN卡片指定了缆绳两个端点（start node 和End node）比如：LINE1是起点为结构1上的节点762，端点为结构0（固定）这里指的是海底的节点3000

1E9 – 刚度

158．532 – MORRING线未伸展长度

【POLY moring线举例】（非线性）

14  MOOR

14POLY                       1.386E5

14FEND                          3.90  

14FLIN    1         2 9501              1 9001 9601

14NLIN    1 9031    0 9531              36.203

14POLY    28161.79  -6979.80   2619.33    168.79

POLY 指的是MOORING线的力与位移的关系是多项式(非线性)关系。多项式阶数最多5阶在这里我们还定义了一防护装置，在本练习中mooring线力与位移的关系还是线性的，所有随后定义的防护装置（或是MOORING线）假定是线性的直到我们定义了其它的非线性属性卡片。

FEND卡片是用来是用来给定义防护装置未变形尺寸，这个设置可以应用到随后的所有定义的防护装置。

FLIN-卡片定义了单独的防护装置的连接关系。 

防护装置的属性说明如下：

1－防护装置的类型 1＝固定的防护装置  2＝浮动的防护装置

2 9501 －定义防护装置附在在的结构体序号和该体的节点序号。如果象这种情况缺省了第二个节点序号那么防护装置的行为各向同性。

1 –防护装置跟结构体1相接触

9001 9601 －结构1上的这两个节点定义了一个接触平面，该平面通过9001号节点，并且该平面的法线与 节点9001与9601连线重合

新的Poly卡片定义了新的POLY MOORING线属性

我们已经定义好MOORING线的属性，NLIN卡片指定了起始和结束节点 比如起始节点是结构1上的节点9531终点节点是结构0上的节点9531（固定坐标位置点用结构0）36．203指的是MOORING线未伸展长度

【复合MOORING 线】

14    MOOR

14COMP   20   30         2      1480      1640

14ECAT   120      0.00  6.0000E8   325e4      609.6

14ECAT   28      0.00  6.0000E8   325e4     2038.4

14NLIN    1 9031    0 9531          36.203

END14LBRK         5                 100

这个DECK是用来定义MOORING线，下面要定义6根典型的悬链线属性定义如下：

COMP –指定了MOORING线由一种以上线弹性材料组成（多段悬链线）

20   30 - The lines are represented within AQWA in the form of a 2-D load extension database, these values are the numbers of Z and X coordinates to be used in creating the database. 在Lis里输出时，对应Z坐标的量会有30个，对应X的会有20个

2 –组成MOORING线的悬链线数目（ECAT卡片数目）

1480   1640-----预计的锚与导缆器的Z向的最大距离和最小距离比如：锚链线的两端的垂向长度加上（最大）和减去（最小）船舶预期移动的范围。

ECAT卡片定义了复合MOORING线的的每个截面的属性，设置的详细说明如下：

120 – 每单位长度的质量

0.0 –截面面积，在这个范例中，截面面积设为零是因为前面设置的缆绳每单位长度质量是干缆绳的质量减去缆绳的排水体积的质量，这就是说浮力的影响已经考虑进去了

6.0000E8 为轴向刚度= EA, E 杨氏模量 A, 缆绳横截面面积 

325e4 -  连接点处的最大拉力，用于生成 load/extension数据库 

609.6 –具有这一截面属性的缆绳的长度

注意ECATS卡片的定义开始于锚点

我们已经定义好MOORING线的属性，NLIN卡片指定了起始和结束节点 比如起始节点是结构1上的节点9531终点节点是结构0上的节点9531（固定坐标位置点用结构0）36．203指的是MOORING线未伸展长度

最后一句指定MOORING 线某时刻断裂方法，在时间为100第5条mooring线断裂。

14    MOOR

14DWT0      5

14LNDW   1 7001   3 8999   6.94E5   13.800  24.50000   0.50  7.0E8

DWTO指定了WINCH开始的时间，在本例中5秒后开始模拟

LNDW卡片定义了WINCH线，在本例中属性说明如下：

Winch线从结构1上的7001节点开始移动到结构3中的节点8999

6.94E5 –winch线的初始刚度，这个刚度随着线长度的变化而改变

13.800 – 初始长度

24.5000 –最终长度

0.50 - Winch 速度

7.0E8 - 最大拉力，如果达到这个拉力winch将被锁定

在deck 14 中的其它卡片(更详细信息参考AQWA手册)

BUOY/CLMP        A buoy or clump weight

WNCH:                  Constant tension winch line

DWT0/LNDW       A line winding in or out on a winch

FORC:                    A constant force in a constant direction.

LINE/PULY:        Linear elastic pulley line.

LE2D:                     User defined tension/extension data base.

SWIR:                    Steel wire with non-linear stiffness.

LBRK:                    Line breaking.

FILE:                      Read in mooring definition from an external file *.MOR.

TELM:                   Tether element. (for installed or towed stiff tethers)

ALLM:          To output the velocity and acceleration, as well as the position, of a user specified         node defined in the NODE card.

NODE  To output the motion of a user specified node or the relative motion between two user  specified nodes.

PREV  To write into *.LIS file every N time steps in order to reduce the size of the *.LIS file.

PRNT  To print a force not in the output by default.

PTEN   To output mooring tension, anchor uplift, laid length etc for each mooring line.

ZRON  To output the z position of a node relative to the incident wave surface

LINE:  线弹性线（无重量）

LINE      Ns1    Nd1     Ns2     Nd2       K      L

(Ns1, Ns2: structure numbers; Nd1, Nd2: node numbers; K: stiffness;

L: unstretched length)

POLY: 多项（Polynomial）弹性线（无重量）.

POLY       K1      K2      K3     K4     K5

NLIN      Ns1     Nd1    Ns2    Nd2   (Ts)    L    (Fw)    (Fp)

(K1, .., K5: stiffness;  Ts: winch tension; Fw: winch winding in friction factor; Fp: winch paying out friction factor; winding in tension Tw=Ts*(1-Fw); paying out tension Tp=Ts*(1+Fp); Ts, Fw and Fp are only needed when the POLY line is used as a winch)

COMP/ECAT: 合成弹性悬链线，有重量.  

  14COMP   Nz   Nx        Ne      Zmin      Zmax     Slope

  14ECAT            M1        A1      EA1     Tmax1        L1

  14ECAT            M2        A2      EA2     Tmax2        L2

  14ECAT            M3        A3      EA3     Tmax3        L3

  14NLIN  Ns1  Nd1  Ns2  Nd2

式中Nz, Nx -- number of database points within z and x ranges.

    Ne     -- number of ECAT in this COMP line.

    Zmin, Zmax       --  Z range (measured from the anchor) for the attachment node.

    Slope         -- sea bed slope (in degrees; positive for slope going up from anchor towards attachment point).

    M1,M2,M3         -- mass per unit length for ECAT 1,2,3.

    A1,A2,A3  -- equivalent cross section area.

    EA1,EA2,EA3    -- Young’s modulus x area.

    Tmax1-3    -- maximum tension.

    L1,L2,L3    -- length of ECAT 1,2,3.

   Ns,Nd        -- structure number and node number.

 

15    STRT

END15POS1        0.000    0.000   1.0000    0.000    0.000      0.0

Deck 15用于指定浮体起始位置，该处结构1的重心移动到0.0, 0.0, 1.0

【举例】

15    STRT

15POS2        308.532     0.000     0.000

END15VEL3        -4.0

结构体的位置移动至 308.532, 0.000, 0.00

结构3的初始速度设为4m/s，方向为船长的负方向

范例2：

 15    STRT

15POS1                0.00      0.00        -5     

 END15SLP1               0.00       0.00        -5

总位置（total position）是slow(drift)和fast（波频率）位置的总和，POS1卡片对应总位置（total position），SLP1对应slow位置，fast位置的初始值由计算机按照这两者的差别自动计算得到

 

16    TINT

END16TIME      1000       0.1

DECK16时间积分控制选项，用于时域模块AQWA－naut 和AQWA-DRIFT，输入参数用于数值积分

总共1000个时间步长，真实时间0. 1秒，起始时间始0秒，如果这项不设置系统默认起始时间为0.01秒

17    NONE

Deck 17用于输入与非绕射单元相关的参数

As the input in this deck only applies to non-diffracting elements, it follows that only those programs which use these elements will accept this deck. This point is clarified below

1）AQWA-DRIFT - Not applicable.

2）AQWA-FER - Not yet implemented. Note that Morison DRAG is a non-linear force which must be linearised before a frequency domain solution can be applied.

3）AQWA-LIBRIUM - Accepts all elements. Note that only the DRAG parameters are relevant, as a steady state solution has zero ADDED MASS and SLAM force.

4）AQWA-LINE - Not yet implemented. At present will only accept diffracting and point mass elements.

5）AQWA-NAUT - Accepts all elements and parameters.

3. Default Multiplying Factor for the SLAM Coefficient

Note that the default value for the factor multiplying the SLAM coefficient is zero, as there are no general formulae documented in the literature (see Section 4.17.4).

18       NONE

Deck 18是用来控制输出列表文件和图形文件结果数据

【格式举例】

18   PROP

18PTEN    1

18PTEN    2

18NODE    1 2650

18NODE    1  999    2 3999

18ZRON

18NODE    2 3999

END18PREV  101

PTEN卡片指的是缚在指定结构上所有拉力数据文件将输出到.lis文件中

NODE-在.lis文件中输出结构1上节点2650，节点999位置，速度，加速度值，

2650号节点的数据输出是相对FRA，节点999输出数据相对结构2上的节点3999。也就是相对坐标系的概念。

ZRON-输出水线面，随后所有节点的Z坐标值都是相对NODE卡片上定义的节点3999

控制在.lis文件中输出位置和力数据，如上就是每101时间步输出一次数据。

18   PROP

END18PTEN    1

这个卡片是用来指定输出列表和图形文件，结构1上所有缆索拉力数据

18    PROP

END18NOPR    1    2

NOPR指定系统不要在.lis和图形文件中输出结构1上的参数2数据，参数2指的是速度，参考手册。

19    NONE

20    NONE

These decks are unused.19，20扩展之用

建模注意问题：

1.   单元法向方向：朝外浅黄色，朝内为棕黄色。Shell浅黄色是对的。如果是棕色的那么单元法向有问题。在界面上察看单元编号，然后在输入数据中直接修改单元节点顺序。

2.   最小波长必须含7个节点以上。

3.   深水最低频率小。

4.   波方向：与x轴夹角。最多可以计算17个角度。

5.   cable dynamic：用有限元方法计算。缆索可能会出现没有水平拉力时就不能收敛。因此在工程上需要避免这种情况的发生。

6.   简单考虑水弹性：用切片理论，把船体切成多个片，每个片是刚体，片之间用弹性连接。但最多只能切成10个片。有理论显示船体一般只需要5段就满足要求。

7.   STRC 命令允许不同的结构用相同的编号。

8.   LINE只计算水动力特性，在不考虑耦合作用时船体位置不影响结果。

9.   当有多个结构时，在各结构单元结束时用END结束。所有单元结束时用FINI结束。

10.  水动力特性：附加质量，附加阻尼，

11.  考虑多船体耦合作用时频率和方向必须相同

12.  张力腿：tether的属性和tube类似，但还需要加抗弯刚度、与船体连接处的连接弹簧。

13.  POS：在drift，naut中用。

14.  MSTR：在建模时移动结构，在line中计算

15.  ANSTOAQWA, ‘Fname’, ‘VertAxis’, Gc, Rho, HWL, DiffKey, SymxKey, SymyKey

该宏用于使用ANSYS前处理生成一个AQWA-LINE输入文件

Fname ：Jobname.AQWA文件名（使用单引号才有效），如果不设置默认为Jobname.AQWA

VertAxis ：垂直方向的坐标轴（使用单引号）

'Y' (或是 2)	—	总体 Y轴
'Z' (或是 3)	—	总体 Z 轴 (缺省).

Gc      重力加速度默认值为： 9.81.

Rho     海水密度，默认为 1025.0.

HWL     水线面位置坐标缺省为0

DiffKey 绕射模型控制:

0	—	生成一个非绕射AQWA模型
1	—	生成一个AQWA绕射模型(缺省).

SymxKey 控制模型是否关于总体坐标XZ平面对称

0	—	模型不关于 XZ面对称 (缺省).
1	—	模型关于XZ面对称的对称结构，此时只需在ANSYS中建模型的一半

SymxKey 控制模型是否关于总体坐标YZ平面对称

0	—	模型不关于 YZ面对称 (缺省).
1	—	模型关于YZ面对称的对称结构，此时只需在ANSYS中建模型的一半

注意：

使用本宏可以完成ANSYS前处理实现AQWA多体水动力学绕射分析程序的前处理。对于船体结构，只有船体外壳结构才是分析对象，在ansys中我们不需要选取船体内部结构作水动力学分析。

在水线位置可能有很多的节点，一个单元只有完全位于水线面以下，才是绕射单元，可用作进行水动力学分析。如果一个单元一部分在水线面上，一部分在水线面下，这个单元不是绕射单元。这就要求我们在建模时，需要在水线面位置对船体进行切割（布尔操作devide）以保证水线面是绕射单元与非绕射单元的分割面，保证计算精度。

ANSYS单元 PLANE42, SHELL41, SHELL43, SHELL63, 和 SHELL181 对应AQWA的单元类型为 PANEL, 管单元 PIPE16, PIPE20,和 PIPE59 对应AQWA的TUBE单元.本宏不能识别其他ANSYS单元类型。对于壳单元，AQWA建模不需要定义任何材料模型以及单元几何属性。注意水线面以下的壳单元法向方向一定朝外。

    AQWA的TUBE单元截面参数有材料密度，外径，壁厚，附加质量，拉曳力系数，所以在定义AQWA TUBE单元的时候，注意要选择合适的ANSYS管单元用于定义这些参数。ANSYS PIPE59单元可以在水表中定义附加质量，拉曳力系数等参数。注意AQWA使用附加质量系数CA，而ANSYS使用惯性力系数CM，其中CM = (1 + CA) ，本宏会自动将惯性力系数转换成AQWA的附加质量系数。 E

AQWA垂直轴（船高度方向）永远是Z轴。ANSYS模型中垂直轴（船高度方向）可以为Y轴或是Z轴，如果是Y轴，本宏会自动转换为AQWA模型的Z轴。但是要求X轴是船的长度方向（从船头到船尾）。对于对称结构也可以使用对称选项。

AQWA绕射分析对网格密度的要求没有ANSYS结构分析要求高。比较粗的网格就可以得到精度较高的结果。一般而言只要保证一个波长长度上，有7个以上的单元就能满足绕射分析的精度。

本宏只生成AQWA重启动1-2段输入文件。头文件控制选项只有REST,没有添加GOON选项，如果网格质量较差，由该宏生成的输入文件有可能不能求解。

本宏会通过沿湿表面积积分得到船排水量再加上管质量计算得到船舶的总重，但是本宏使用的积分方法没有AQWA的积分方法精度高，所以重力与浮力值会有小许差异，特别是船舶结构中管路结构总重占的比例较高时。

由于重心位置未知，用户必须指定重心相对浮心的相对高度位置。

本宏依照模型的总体尺寸使用常规计算方法计算模型的惯性矩，用于也可以在AQWA输入文件中对模型惯性矩进行修改。

最大的波浪频率由水下所有绕射单元中最大边的长度决定。频率范围为0.1rad/s到计算得到最大频率，频率增量步长为0.1rad/s。

波浪方向增量步长为15度。如果模型没有指定对称关系，方向范围为-180～180度，如果是1/2对称模型方向范围为：0～180度或是-180～0度。

16.  The total mass is obtained by integrating over the wetted surface area and adding the TUBE masses, so it should be reasonably accurate.

17.  However, the integration used is not as accurate as that in AQWA so there may be a small difference between the weight and buoyancy, particularly if tubes represent a large portion of the model.

18.  The position of the CG is unknown. A point mass is placed at the water-line above the CB, but you should change this to the correct position

19.  如果节点号超过一万，需要用node5命令转换隔开。目前可以计算1.5万个节点，格式如下。

013307             168.643    20.426    10.014

Nod5

0199999            168.643    20.426    10.014

20.   

常见问题解答：

如果在AQWA 分析中遇到问题，可以通过下面方法检查:-

1. 根据信息，检查 .mes和 .lis文件.

2. 如果必要，只允许Stage 1 、 Stage 2.

3. 在Stage 2 计算完，检查水静力输出:质量和浮力是否相等?LCG 是否在LCB上?结果力是否均为零或者很小?VCG的位置是否正确?

4. 在 AGS中查看模型;是否有间隙?内外表面定义是否正确?

5. 检查在Deck 15 中定义的开始位置.

6. 在.lis 文件中检查每个结构力，其数量级和符号是否合理?

7. If using convolution in DRIFT or NAUT check added mass, damping and C.I.F. using convolution pages in AGS.

8. Run a decay test to check damping. Apply an initial displacement, with no waves. The response can be used to calculate % critical damping in the AGS

9. Fix the model with an articulation. This gives output of the applied forces on the vessel which can provide a clue to the problem.

 

 

各模块比较

	Hydro- Statics	Diff / Radiation	Froude- Krylov	Drift Force	Mooring Force	Drag
LINE	LIN	LIN	LIN	2nd order	-	-
LIBRIUM eqm	NON	LIN	LIN	2nd order	NON	Linearised
LIBRIUM stability	LIN	LIN	LIN	2nd order	LIN	Linearised
FER	LIN	LIN	LIN	2nd order	LIN	Linearised
DRIFT	LIN	LIN	LIN	2nd order	NON	NON
NAUT	NON	LIN	NON	-	NON	NON