[海洋構造物等の設置・建設の評価]ANSYS AQWA

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ANSYS® AQWA™は、洋上の浮体または着床構造物が、波、潮流、風といった外部環境から受ける影響、および外部に及ぼす影響を解析するためのシミュレーションツールです。

他のANSYSプロダクトであるANSYS構造解析製品や、ANSYS® CFX®やANSYS® FLUENT® の流体解析製品とのマルチフィジックス連携により、船舶を含む多種多様な海洋構造物の幅広い解析ニーズに対応します。これら包括的なシミュレーション製品を通して、FEED(Frontend Engineering and Design)における設計案から部品設計まで、オフショア・インダストリのためのあらゆる範囲のソリューションを提案し、契約者、コンサルタント、製造者、認証局、オペレーターおよび製造業者の方にご利用いただけます。これによりプロジェクト全体にわたるコストと期間を大幅に削減できます。

以下のような方におすすめします。
  • 流体-構造連成解析のマッピングの時間を削減したい。
  • 波、潮流、風の影響を可視化して、解析結果の考察に役立てたい。
  • 内製コードのメンテナンス時間を削減したい。
海洋構造物等の設置・建設の評価 ANSYS AQWA

適用分野

  • SPAR(円筒形の浮体式構造物)
  • FPSO(浮体式原油生産貯蔵出荷設備)
  • Semi-submersibles(半潜水型海洋掘削装置)
  • TLP(緊張係留式プラットフォーム)
  • 船舶
  • 浮体式洋上風力発電などの再生可能エネルギー装置
  • 防波堤の効果検証
  • 2船体間の干渉解析
  • 船体から海中への構造物施工解析
  • 深海係留システム解析

機能詳細

ANSYS AQWA は、動的挙動の評価のための幅広い解析機能を有しています。
この解析機能は、SPAR、FPSO、Semi-submersibles、船舶を含むすべてのタイプのオフショアおよび海洋構造物に対する流体力学のシミュレーションを可能にします。
また、複雑な運動および応答を解析するために必要となる流体力学における主要なパラメーターを決定するための統合環境を提供します。物体間の流体力学的相互作用を考慮した、複数の物体における3次元のラディエーションおよびディフラクションの線形解析が可能です。これは浮体式海洋構造物の解析だけでなく、防波堤あるいは着床式構造物のような固定されたボディをもつ構造物も含めて解析することができます。
フルQTF(Quadtatic Transfer Function)マトリクスによる2次オーダーでの波浪荷重の計算は、広範の水深の設定を可能にします。ユーザ定義の剛性マトリクス定義により、係留や接続を含む解析モデルにおいて、構造物の応答に著しく影響を与えるディフラクションの計算を可能にします。
特別なテザーケーブル要素は、TLPの最適化を可能にします。同時に係留素の定義での曲げ剛性の考慮は、ライザーケーブルの厳密で適応力の高いモデリングを可能にしています。
周波数領域あるいは時間領域を選んでシミュレーションが可能な柔軟性を持っています。たとえば、スクリーニングのため周波数領域での迅速な解析と、正確さが必要とされる初期検討での時間領域の解析を組み合わせることができます。速度の緩やかな漂流や暴風波浪の条件は時間領域内での調査が必要かもしれません。また、ライン破損のような損傷の現象については起こりうるあらゆる過度的な影響の調査も含まれるかしれません。

ANSYS AQWA

プリ・プロセッサ機能

  • ANSYS DesignModelerまたは市販CADシステムからのジオメトリデータのインポートを可能にするANSYS Workbenchインターフェース
  • 先進的なメッシング機能
  • Line plans (offsets) からの船舶モデルの自動生成機能
  • ANSYSのジオメトリモデルからANSYS AQWAのデータを出力するための、ANSYS Mechanical APDL コマンド機能を利用したANSYS構造解析製品へのインターフェース
  • ANSYS構造解析製品への圧力と慣性力の荷重マッピング
    船体の構造解析で使用される圧力や慣性荷重を生成することができます。解析の結果は、より詳細な構造価および設計のためにANSYS構造解析製品モデルへマッピングすることができます。マッピング機能が、流体力学モデルと有限要素モデル間のメッシュの違いを自動的に補完するので、メッシュが同一である必要はありません。

図・船体の応力結果と圧力コンター図

ポスト・プロセッサ機能

一般的または先進的なプロセスで要求される広範囲の結果データをソフトウェア上で直接扱うことで迅速な評価を可能とし、結果の考察や取扱いのための広範囲なツールを提供します。

  • 対象をカットおよび除外機能と合わせてズーム、パン、回転操作を含むメッシュ確認のためのモデル表示
  • 詳細表示のための広範囲な機能
     -  係留索および部品
     -  物理的な接続(接合)
     -  船体への圧力
  • 時間領域での挙動の解析のためのアニメーション生成機能
  • デッキの設計検証のためのエアギャップ/波のための波高プロフィールのアニメーション
  • ラディエーション表面の表示
  • 強力なグラフ表示機能(2-Dおよび3-D)

例1)ベッセル容器の運動や係留張力などといった平均値、ピーク値、レイリー分布やワイブル分布などの確率分布のような重要な指標を得るための時系列データの統計的な解釈
例2)周波数成分や減衰振動のような基礎データへの迅速なアクセスを可能にする時刻歴フィルタと計算
例3)ステーションキーピングのための水平挙動の乗和平方根法((SRSS)などといったユーザ定義の結果の解釈のためのフレームワークを提供する代数関数と結果の組み合わせ

解析機能

ディフラクションとラディエーション
  • 3Dパネル方法
  • マルチボディにおけるディフラクションとラディエーション
  • 前進速度
  • フルQTF(Quadtatic Transfer Function)マトリクスによる2次オーダーでの波浪荷重の計算
  • ユーザ定義の剛性マトリクスを介した係留索および物理的な接続のシミュレーション

解析オプション

  • 静的および動的な安定性
  • マルチボディ組み立て品における平均的な平衡位置
  • 1次波、2次波および緩やかに変化するドリフト効果について、周波数領域において重要かつ代表的な線形応答解析
  • 濡れた表面の変化に起因する非線形の流体力学計算を含む暴風波浪条件の時間領域でのシミュレーション
  • 不規則な海洋による緩やかなドリフト運動の時間領域でのシミュレーション
  • ストレスと疲労を含むTLP(緊張脚プラットフォーム)のTendon(テンドン)の解析
  • 周波数成分の合計や差を含む緩やかなドリフト効果の解析用二次伝達関数(QTF)マトリクスの計算および利用
  • パネル、細いチューブあるいは混在したモデルへの柔軟な対応
  • ベッセルの挙動を含む係留索の牽引および慣性を考慮したケーブルの挙動の解析

設定可能な環境条件

  • 定常の風や潮流
  • 規則波および不規則波(スペクトル波)
  • 波表面の時刻暦
  • 風の時刻暦
  • 潮流のプロフィール
  • 風スペクトルマルチボディにおける波動のラディエーションとディフラクション

係留索への対応

  • 線形で弾性のあるライン
  • 中継用プーリー
  • リニア・ドラム・ウインチ
  • 一般的な非線形多項式
  • 多分割された複合カテナリー
  • 非線形の複合カテナリー
  • スラスター
  • 一定圧力のライン
  • 固定フェンダーまたは浮体式フェンダー
  • 中継ブイおよびクランプの重量
  • 消波装置
  • 準静的または動的なカテナリー

専用機能

  • 一般的な外力の時刻暦
  • 自動位置制御やパワー回収システムなどのシミュレーションにおいて、時間領域で一般的な力の付加を可能にするユーザ定義の外部ダイナミック・リンク・ライブラリ
  • 自動船位保持装置などに利用するための、一般的な負荷の定義を可能にするユーザ定義の外部ダイナミック・リンク・ライブラリ
  • Microsoft® Excel®を利用したANSYS AQWAの解析結果への直接アクセスや検索機能
  • 落下シミュレーションおよび劇的に単純化されたモデリングを可能にする高次Morison要素

接続

  • 2個以上のベッセル間または地表面との物理的な接続 - 完全固定 - ヒンジ - ユニバーサルジョイント - ボールジョイント
  • 剛体、湿気、摩擦を含めた接続

ケーブルダイナミクス
※この機能はANSYS AQWA Suite with Cable Dynamicsにのみ対応しています。

  • 周波数領域
  • 時間領域
  • 完全結合
  • スタンドアロン
  • 複合ケーブル

解析事例

FPSO(浮体式原油生産貯蔵出荷設備)内の貯蔵容器の設計
波をうける洋上プラットフォーム脚部の応力解析
係留システムの最適化
浮体式洋上風力発電の動揺

解析事例(ANSYS ADVANTAGE)

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船の形状をシミュレーション
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