海洋方面例子

FOCUSEDONEXCELLENCEADINAADINA流固耦合计算示例各参数及结果数值单位：m，Kg，s，N。FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇主要参数是浮标质量、吃水线位置、重心位置、贯性矩等；◇系留链水中重量及其形态；◇系留链与海床定义的接触关系；按照指定参数建立浮标和系留链、海床单元模型计算模型FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型关于系留链刚度◇系留链采用Truss单元类型中的Cable（绳索）算法；◇Cable算法的最大特点是具有抗拉刚度；压缩刚度为0，即可任意压缩或者产生堆积变形；◇Cable可以模拟当拉力超过极限抗拉力产生的断裂现象；◇当前模型中，抗拉刚度指定约为钢的1/100，即1E9帕斯卡；NonlinearElastic材料模型中输入三个数据点就可以定义Cable（绳索）材料刚度曲线FOCUSEDONEXCELLENCEADINA关于系留链与海床的接触摩擦关系◇系留链是线单元，海床是面单元，两者相互接触需要特殊的接触算法contactbody算法，准确实现线-面的接触摩擦模拟；◇摩擦算法adina提供了12种，目前采用最简单的库伦摩擦，输入较大的摩擦系数0.5；◇除了摩擦系数外，其它所有参数都是缺省值即可；计算模型采用专用的ContactBody接触算法定义系留链和海床的接触和摩擦作用关系FOCUSEDONEXCELLENCEADINA关于系留链初始形状的确定方法-1计算模型◇按照ADINA国外用户的经验，系留链的近似初始形态的确定可以采用左侧的模型计算获得；◇当系留链受到重力、水平拉力的作用下，由于和海床接触，会获得其平衡状态下的形态；系留链初始形态计算模型系留链初始形态计算结果FOCUSEDONEXCELLENCEADINA关于系留链初始形状的确定方法-2计算模型◇在后处理中，将系留链节点坐标关系列出，可以直接在AUI前处理中生成光滑曲线，作为系留链的初始形态；节点坐标关系导入前处理直接生成系留链曲线模型FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型◇流场尺度为60m×24m×10m；◇流场初始自由表面位于Z＝0位置；◇在波行进方向的网格约0.5m；流场初始网格流场网格在浮标附近的局部放大图FOCUSEDONEXCELLENCEADINA流场入口和出口条件◇入口施加基于B－M海浪谱的时程速度条件，行程有效波高1m、周期4s的随机海浪；◇出口为自由出口条件，通过NormalTraction压力条件实现；计算模型FOCUSEDONEXCELLENCEADINA流场入口和出口条件计算模型计算要求的B-M谱曲线曲线横坐标为角频率（弧度/秒），纵坐标为谱值（平方米秒）角频率范围为0.2~6.0弧度/秒FOCUSEDONEXCELLENCEADINA基于B-M谱的流场入口速度曲线（0～100秒）计算模型FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型#创建两个空白文件，后缀为in。这是ADINA命令流文件格式。setfw1[openBM-v1.inw];setfw2[openBM-v3.inw];#设定变量的初始值。其中omega为起始角频率，omegah为终止角频率，omegadelta为角频率积分步长；H为有效波高，T为有效波周期；tend为生成时程曲线的终止时间，tdelta为时间步长；setomega0.2;setomegah4.0;setomegadelta0.02;setH1.0;setT4.0;settend100.0;settdelta0.04;settime0.0;setdth2.0;setPI3.1415926535897932;setgz9.8;setflow0.0;seti1;#此while循环生成一系列角频率波的初相位角，每个波的初相位角是随机量，存放在数组phase(i)中。while{$omega=$omegah}{setphase($i)[expr{2.0*$PI*rand()}];setomega[expr{$omega+$omegadelta}];seti[expr{$i+1}];}#在空白文件中输入下面的adina关键字，此关键字表示数据用来定义时间函数。puts$fw1timefunction101;puts$fw1@clear;puts$fw2timefunction102;puts$fw2@clear;#此while循环计算每个时刻的三个量，分别是入口水平方向速度，高度方向速度，水面抬升高度。每步结果都保存于文件中。while{$time=$tend}{setomega0.4;setAm0.0;settheta0.0;setlamda0.0;setknum0.0;基于B－M谱计算流场入口条件的TCL源程序FOCUSEDONEXCELLENCEADINAsetvx0.0;setwe0.0;setvz0.0;seti1;#此嵌套内部while循环是计算当前时刻，B-M波在（omega,omegah）范围的数值积分结果。while{$omega=$omegah}{sets1[expr{400.5*$H*$H/$T/$T/$T/$T}];sets2[expr{$s1*(1.0/pow($omega,5))}];sets3[expr{$s2*exp(-1605.0/pow($T*$omega,4))}];setAm[expr{sqrt(2.0*$s3*$omegadelta)}];setknum[expr{$omega*$omega/$gz}];#settheta[expr{$omega*$time+$phase($i)-$knum*$flow*$time}];setvx[expr{$vx+$Am*$omega*exp(-$dth*$knum)*cos($theta)}];setwe[expr{$we+$Am*cos($theta)}];setvz[expr{$vz+$Am*$omega*exp(-$dth*$knum)*sin($theta)}];setomega[expr{$omega+$omegadelta}];seti[expr{$i+1}];}#输出结果到文件中。puts$fw1$time$vx;puts$fw2$time$vz;settime[expr($time+$tdelta)];}#在输出文件的结尾增加一个符号，作为时间函数定义数值的结束。这也是adina命令流的格式要求。puts$fw1@;puts$fw2@;#关闭两个文件。程序结束。close$fw1;close$fw2;基于B－M谱计算流场入口条件的TCL源程序计算模型FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇采用TCL语言二次开发；◇可计算任意有效波高、任意周期的BM海浪谱的时程模拟流场速度条件；◇角频率积分时间步长、输出时程曲线的时间步长可进行条件；◇生成各个方向的时间－速度曲线格式为ADINA命令流格式；◇输入曲线可在整体模型命令流中写入：readbm-v1.inreadbm-v2.in命令将tcl生成曲线自动读入到整体模型中；计算模型基于B－M谱计算流场入口条件的TCL源程序FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型结构－流场整体计算模型FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算模型结构－流场整体计算模型（透射图）FOCUSEDONEXCELLENCEADINA其它计算条件说明◇FSI计算时间步长为0.02s，共计算3000步；◇流场计算采用SIMPLE+PISO方法；◇为了减小结果文件大小，每隔一定时间保存一次结果；计算模型FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果浮标在海浪中的运动过程FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果海面波形动画FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果在靠近入口处提取波高－时间变化曲线曲线横坐标为时间（秒），纵坐标为位移（米）极值约为-1.1米FOCUSEDONEXCELLENCEADINA流场某时刻波形（47秒时刻）云图显示的海面抬升变化，单位米计算结果FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果浮标在水平和竖向的运动曲线绿色－水平运动曲线红色－竖向运动曲线曲线横坐标为时间（秒），纵坐标为位移（米）水平位移极值约为-1.0米，竖向运动极值约为0.51米FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果浮标在水平和竖向的运动曲线FFT分析（绿色－水平运动曲线红色－竖向运动曲线）曲线横坐标为频率（赫兹），纵坐标为位移幅值（米）竖向幅值分布在0.1~0.3赫兹区域，第1极值约为0.16米，对应频率约为0.25赫兹FOCUSEDONEXCELLENCEADINA◇傅立叶变换本质是把时域信号变为频域信号，在频域中对信号进行分析处理，从而获得分析对象运动与振动频率之间的关系特点，对于动力、振动等问题的工程设计具有重要指导意义。◇傅立叶变换后纵坐标幅值是各个频率下不同周期运动对实际振动幅度的贡献。幅值数值大小和采用的FFT参与点个数相关，所有点幅值之和与FFT参与点个数无关。不同点幅值的相对值表明了各个不同周期运动对实际振动的作用大小之比。所有点幅值之和为时程曲线中最大振幅。针对FFT操作的说明计算结果FOCUSEDONEXCELLENCEADINA浮标摆角变化曲线横坐标为时间（秒），纵坐标为角度（度）最大值约为-10度计算结果FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果浮标摆角曲线的傅立叶变换曲线横坐标为频率（赫兹），纵坐标为角度幅值（度）FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果任意时刻的波浪力分布FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果浮标受到流体在不同方向上的合力变化(绿色－水平方向合力红色－去除浮力的竖向合力)曲线横坐标为时间（秒），纵坐标为力（牛顿）竖向极值约为3600牛顿；水平极值约为2500牛顿FOCUSEDONEXCELLENCEADINA浮标受到倾覆力矩变换曲线曲线横坐标为时间（秒），纵坐标为力矩（牛顿米）极值约为3600牛顿米FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果系留链任意时刻的牵引力分布FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果系留链任意时刻的接触力分布FOCUSEDONEXCELLENCEADINA计算结果系留点承受合力随时间变化过程曲线横坐标为时间（秒），纵坐标为合力（牛顿）极值约为1450牛顿，出现在38秒附近黑色水平线是10米系留链静态时产生的恒拉力FOCUSEDONEXCELLENCEADINAnote