加载中…APDL 中海洋环境荷载设置:OC*** 系列
(2017-03-03 17:07:43)
Applying Ocean Loading from a Hydrodynamic Analysis
注：本内容根据ANSYS 18.0 版本中的英文帮助文件进行整理的，在新版本中的ANSYS中OCEAN LOADING
采用了新的技术进行计算，与以往的WATER MOTION TABLE 有较大的不同。
OC**** 系列的命令都只能通过APDL语言输入，不能通过GUI进行输入，而且是在PREP7中输入。
使用Ocean commands 系列的命令在APDL中添加波浪荷载，波浪荷载中的相关数值的解释如下：
- 关于前进速度：在APDL计算中不能设置物体的运动速度，若要计算在水中运动的物体，可以将水流方向设置为负的物体的运动速度。
- 关于水流（current）：通过OCTYPE、OCDATA、OCTABLE中的任意一个输入。水流的方向只能是水平方向，角度可以任意的。水流速度可以在Z轴方向上不同（可以模拟温跃层），最多可以有8个速度点，速度点之间的数值为线性插值。
- 关于波浪（WAVE）：通过OCDATA进行输入。一共有8种波浪理论，输入时根据Kw的值来选择不同波浪理论：
Kw 波形（波浪理论）
0
线性波理论（没修正的）Small Amplitude Linear (Airy)
Wave
1
线性波理论（用经验深度衰减函数进行修正的）
2
斯托克斯五阶波 Stoke's Fifth Order
Wave
3
Dean's流函数波（利用了拉格朗日乘数法）
5
不规则波
6
另一种不规则波（Shell New Wave）
7
另一种不规则波（Constrained New Wave）
8
绕射波（作用在线和面）
0
1
2
3
5
6
7
8
有关波浪理论的内容本次不详细说，以后可能会另写一篇文章进行详细介绍。本文仅从技术角度讲如何添加波浪荷载。
在APDL中设置波浪参数的最重要命令有：OCTYPE OCDATA OCTABLE
设置过程的例子如下：
octype,basic
ocdata,Depth,matwat,0,0,0,0 ! suppress
added mass and buoyancy
octable,,,.5,.5,,2
! CD = .5, CM = 2
octype,curr
octable,0.0,CS
! input
free surface current speed
octable,Depth,0.00
! input ocean floor current speed of 0.0
!
octype,wave
ocdata,2
! request
Stokes wave type
octable,height,8
! wave period of 8
seconds
就是一个斯托克斯五阶波+深度线性衰减流的海洋荷载。下面对这些命令进行一个详细的解读
第一步定义OCTYPE，DataType，Name：此命令一共两个参数分别为
1.海洋数据输入类型
BASIC：必须添加，输入水深、
CURR：加流荷载
WAVE：加波浪荷载
2. 第一海洋荷载名称；名称不能超过8个字符，不能有符号；此项可以空白。
第二步定义OCDATA，VAL1，VAL2,。。。。VAL14：定义海洋环境或荷载
VAL* 的数值根据离OCDATA命令上方的OCTYPE的参数代表不同的意义。
- 当OCTYPE为BASIC时：
VAL1：DEPTH，水深——平均海平面到水底的距离。水面在XY平面，Z轴向上。水深的数值必须为正值。
VAL2：MATOC，水的参数的代号：通过OCTABLE输入。包括密度、粘性系数等
VAL3：KFLOOD，水的作用位置：0（默认值），管（PIPE288，PIEP289）内外液体的密度和压力是相互
独立的，1，管内外液体密度和压力相同。
VAL4：CAY，单元Y方向的附加质量与单元截面积的排水质量之比。附加质量是指单元在Y方向运动时所带
动的外部液体的质量。当此值和CMY（通过OCTABLE定义）均没定义时为0，当此值未定义，但是
CMY已定义CAY=CMY-1
VAL5：CAZ，单元Z方向的附加质量与单元截面积的排水质量之比。附加质量是指单元在Z方向运动时所带
动的外部液体的质量。当此值未定义，但是CAY已定义则CAZ=CAY; 当此值和CMZ都没定义则为
0；当此值未定义，CMZ 已定义则CAZ=CMZ-1;
VAL6：CD，浮力与单元排水浮力的比值，默认为1
VAL7：ZMSL，坐标点的Z方向矫正。用来模拟潮汐导致的海平面上下浮动
VAL8：KTABLE，当为1时，VAL1 用的是水深数据（默认），当为2时，VAL1 用的雷诺数
- 当OCTYPE为WAVE时：
VAL1：KWAVE，波浪理论序号，见上面关于波浪的描述
VAL2：THETA：入射角（°），与X轴正方向夹角
VAL3：
WAVELOC（当VAL1值为0-3）：波浪作用位置：0实际位置，默认；1波峰；2向上波速区；3向下波速区；4波谷
SPECTRUM（当KWAVE值为5-7）：波谱选择：0P-M谱；1JONSWAP谱；2自定义
VAL4：KCRC，波流耦合方式，当波幅/水深较大时使用：0在波浪作用方向上，水面下用当前输入的海流剖面，水面上用最高的海流剖面，默认；1线性拉伸或压缩；2，所有的流方向一致。
VAL5：KMF，MacCamy-Fuchs调节函数，浅水大直径管时使用，0关闭（默认）；1开启
VAL6：PRKEY，波长输出开关：0没有额外输出（默认）；1输出；2当VAL1为5-7时输出详细分量
另外当VAL为5-7时，即为不规则波时，有以下变量：
VAL7：APC，当波流叠加时开启视周期计算：0不开启（默认）；1开启
VAL8：DSA，默认为0.5.
VAL9：DELTA，delta stretching 参数（0-1之间）默认为0.3
VAL10：
KINE（当VAL1为5或者7时）海浪运动因子：0-1，默认为1，表示单向波无横向传播
SPANGLE（当VAL为6时）波向角
VAL11：当VAL1=5时为初始seed；当VAL1=6，7时为最大波高
第三步OCTABLE：通过表格形式添加
- 当OCRYPE=BASIC时：
3：CDy，单元Y方向阻力系数；
4：CDz，单元Z方向阻力系数，默认等于CDy；
5：CT，单元X方向阻力系数，切向。
6：CMy，单元Y方向惯性系数，默认为零；或等于Cay+1
7：CMz。单元Z方向惯性系数，默认为零；或等于CMy；或等于Caz+1
- 当OCRYPE=CURRENT时：
2：W，根据Dep位置的水流速度
3：Th，根据Dep位置的水流方向，°
4：Te，根据Dep的温度
注：若流速与水深无关则只用一个OCTABLE的命令，并且不需要输入水深
- 当OCRYPE=WAVE时：
- 波形参数
2：T，波周期
3：Ps，相位角（°）
4：L，波长（仅当KWAVE=0-1时输入）
5：NORDER，流函数使用顺序（范围：3-50）
6：KPRCO，是否输出计算得到的无量纲系数
- 波谱参数
0,P-M谱时：
HS，显著性波高
TP，谱峰频率
NWC，波数（1-1000），默认为50
1,JONSWAP谱；
HS，显著性波高
TP，谱峰频率
GAMMA，谱峰提升因子，默认3.3
NWC，波数（1-1000），默认为50
2,自定义，此时要多次输入OCTABLE
W，角度频率
S，频谱能量密度
NWC，波数（1-1000），默认为50
OCDATA：设置波型（一共8种）
OCREAD：读取外部的海洋环境数据（AQWA的结果文件），通过莫里森方程把环境荷载转化成面单元的表面压力或者线单元的压力，这个水动力表（.ahd）有特定的格式。一般是从AWQA计算得到的。
OCDELERTE，DATATYPE，ZONENAME:删除海洋环境荷载：
DATATYPE:BASIS\CURRENT\WAVE\ZONE\ALL
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