1.功能介绍

本产品的控制方程为传统的Navier-Stokes (N-S)方程，采用VOF方法对自由液面进行捕捉，对输入界面进行了简化，操作简单易用，满足海洋平台自由衰减运动的评估需求，

主要功能有：
    （1）静水中海洋平台垂荡自由衰减运动的阻尼和固有周期预报；
    （2）静水中海洋平台横摇自由衰减运动的阻尼和固有周期预报；
    （3）静水中海洋平台纵摇自由衰减运动的阻尼和固有周期预报；
    （4）流场中任一点信息监测（包括速度，压力等）。

2.产品特色

（1）计算参数输入简单；不同平台适用性较强。

（2）计算域网格智能生成

根据输入的最小网格尺寸自动生成网格；
    支持stl的ASCLL格式几何文件。

（3）试验结果分析

可给出平台自由衰减运动的时历曲线，通过对曲线进行后处理可以得到平台运动的阻尼系数和固有周期；
    可提供流场任一点的压力与速度；
    试验结果实时曲线；
    试验报告自动生成；

3.运行环境和效率

主流PC机上即可运行；Linux操作系统，高性能计算集群上也可运行。由于平台固有周期较长，且网格量较大，高性能计算集群上采用64核计算样例试验耗时约1周。

4.试验精度

测试结果与中国船舶重工集团公司第七〇二研究所的半潜平台标模自由衰减试验相比较。与标模数据验证对比，平台运动固有周期基本吻合，但数值模拟衰减较快。

（一）案例一平台垂荡自由衰减

  1.1 案例名称

案例试验-平台垂荡自由衰减

  1.2 案例描述

试验半潜平台为中国船舶重工集团公司第七〇二研究所的982半潜式平台标模。在平台垂荡自由衰减试验中，通过给定平台一个垂荡初始位移，使其在静水中自由运动，在运动中监测平台垂荡自由衰减时历曲线，由时历曲线后处理可得平台垂荡自由衰减运动固有周期和阻尼系数。

  1.3 性能比对

通过将衰减曲线与标模实验与商业计算流体力学软件进行对比，可以看出衰减运动周期及阻尼系数与标模实验和商业软件吻合很好，在效率上两者基本一致。

  1.4 工业应用

  1.5 案例视频

（三）案例一平台纵摇自由衰减

  1.1 案例名称

案例试验-平台纵摇自由衰减

  1.2 案例描述

试验半潜平台为中国船舶重工集团公司第七〇二研究所的982半潜式平台标模。在平台纵摇自由衰减试验中，通过给定平台一个纵摇初始角度，使其在静水中自由运动，在运动中监测平台纵摇自由衰减时历曲线，由时历曲线后处理可得平台纵摇自由衰减运动固有周期和阻尼系数。

  1.3 性能比对

通过将衰减曲线与标模实验与商业计算流体力学软件进行对比，可以看出衰减运动周期与标模实验和商业软件吻合很好，但衰减过程较快，在效率上两者基本一致。

  1.4 工业应用

  1.5 案例视频

（二）案例一平台横摇自由衰减

  1.1 案例名称

案例试验-平台横摇自由衰减

  1.2 案例描述

试验半潜平台为中国船舶重工集团公司第七〇二研究所的982半潜式平台标模。在平台横摇自由衰减试验中，通过给定平台一个横摇初始角度，使其在静水中自由运动，在运动中监测平台横摇自由衰减时历曲线，由时历曲线后处理可得平台横摇自由衰减运动固有周期和阻尼系数。

  1.3 性能比对

通过将衰减曲线与标模实验与商业计算流体力学软件进行对比，可以看出衰减运动周期与标模实验和商业软件吻合很好，但衰减过程较快，在效率上两者基本一致。

  1.4 工业应用

  1.5 案例视频

用户登录中国数值水池虚拟试验系统后，可完成系统提供的各类虚拟试验。虽然试验在参数、求解器、计算结果等方面区别很大，但总体上来说操作过程基本相同，主要由四个部分组成：1试验创建；2参数录入（前处理）；3计算求解；4结果展示（后处理）。下面以“平台静水自由衰减”为例进行详细介绍。

登录系统后，点击页面左侧导航栏中的“平台静水自由衰减”，从而进入该试验的管理页面。如下图所示，该页面有关于平台静水自由衰减的主要功能介绍，以及该虚拟试验的相关特色。

“我的试验”中给出用户做过的试验列表，该列表以时间顺序排序，可以在看到用户做的每一个虚拟试验的概要信息，如试验名称、编号、描述、创建时间、修改时间等内容，用户可在这里对试验进行创建核删除操作。

页面的右侧是平台自由衰减的“样例试验”，主要是系统提供的已经完成的典型试验，对系统中的所有注册用户开放，可给用户提供一定的参考，从而更好地完成自己的虚拟试验。

点击“样例试验”后，则进入样例试验的详情界面，可以看到样例试验的参数设置、求解器的执行信息及试验的结果。这里，用户可以查看样例的所有信息，但不可以修改。

1.试验创建

系统提供了两种创建虚拟试验的方法，第一种是通过某个虚拟试验为范本来创建虚拟试验。如下图所示，点开某个虚拟试验的详情页面，在这个页面的右侧用红色字体标出的字样“以此创建试验”，则弹出创建新试验的对话框，输入适当的试验名称、编号及描述，点击确定即可完成新试验的创建。

如下图所示，新试验创建后桨自动跳转到该试验的详情页面，可见通过这种方式创建的新试验是样例试验的一个拷贝，其参数与样例试验相同，用户只需按实际情况修改部分参数即可。因此，可将当前虚拟试验看成试验模板，起到初始化设定新试验参数的作用，系统推荐通过这样的方式来创建新的虚拟试验。

2. 参数录入

当一个新的虚拟试验创建口，用户需要对其参数进行适当的录入或修改，为确保结果的准确，请确认所录入的参数符合实际情况。一个虚拟试验可大致分为文件型参数、单数值型参数、表格型参数几种类型，下面以“平台自由衰减”为例，介绍一下各种类型参数的录入方式。

2.1 模型文件上传

在“输入”标签中，点击“模型文件上传”小标签下方的“点击上传”按钮，可进入如下图所示页面，可以选择需要上传的文件，本产品支持ASCLL码格式的stl文件。

2.2 平台尺寸

点击“平台尺寸”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对平台主要尺寸相关的参数进行设置，以下所有参数都需要用户手动输入。

2.3 计算参数

点击“计算参数”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对计算求解参数进行设置，以下所有参数都需要用户手动输入。

2.4 并行分区设置

点击“并行分区”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对计算中采用的并行分区核数进行设置。

2.5 平台运动参数设置

点击“平台运动”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对计算中平台运动参数进行设置。

3. 计算求解

全部参数正确设置后，可启动求解器进行计算。如下图所示红色方框内，求解器的启动及计算状态展示在整个页面的右下方。

如果用户录入的参数不符合计算条件时，计算将无法启动，并会弹出对话框进行提示，请用户按照提示的要求来填写相关的参数，以确保试验能够正确，顺利的进行。

4 结果展示

当求解器执行结束后，可切换到“后处理”标签对应的页面来看本次虚拟试验的结果，试验结果可分为以下两种：

4.1 虚拟试验报告

4.2 平台自由衰减运动时历曲线

用户需要点亮标签“平台自由衰减运动时历曲线”如下图所示

1. 参考文献

（1） FDPSO系泊系统设计及方案优化研究[D]. 江苏科技大学, 2016.

（2） 范依澄, 陈刚, 窦培林,等. FDPSO多点系泊定位水动力性能数值计算研究[C]// 第二十七届全国水动力学研讨会. 2015.

（3） 李玉琢, 崔德鹏. 基于自由衰减响应的阻尼比识别方法及误差分析[J]. 吉林交通科技, 2009(3):51-52.

（4） Fernandes A C, Oliveira A C. 自由衰减模型试验的横摇阻尼评估方法研究(英文)[J]. Journal of Marine Science and Application, 2009, 8(2):144-150.

（5） Damayanti N P, Craig A P, Irudayaraj J. A hybrid FLIM-elastic net platform for label free profiling of breast cancer[J]. Analyst, 2013, 138(23):7127-7134.

（6） Li B. Experimental and numerical study of the effects of heave plate on the motion of a new deep draft multi-spar platform[J]. Journal of Marine Science & Technology, 2013, 18(2):229-246.

（7） Choi Y M, Bo W N, Hong S Y, et al. Coupled motion analysis of a tension leg platform with a tender semi-submersible system[J]. Ocean Engineering, 2018, 156:224-239.

（8） Oggiano L, Pierella F, Nygaard T A, et al. Comparison of Experiments and CFD Simulations of a Braceless Concrete Semi-submersible Platform ☆[J]. Energy Procedia, 2016, 94:278-289.

2. 研究团队

哈尔滨工程大学

3. 实用工具

fluent,STAR-CCM+,Gambit，catia