Validation of Forces and Motions of Feed Barge in AquaSim

Abstract

Simuleringer for beregning av drift-krefter og bevegelser av en fˆorfl ̊ate har blitt studert i AquaSim og i WAMIT. Et litteraturstudie har blitt gjennomført for ̊a kartlegge relevant teori og lignende studier i forkant av de numeriske simuleringene. Metodologien, oppsettet og miljø brukt i de numeriske simuleringene har blitt fram- stilt. En simpel fl ̊ate fortøyd med lineær horisontal stivhet har blitt modellert og analysert i WAMIT for en rekke forskjellige bølgeparametere uten strøm. Et kort studie for ̊a verifisere resultatene fra WAMIT mot teoretiske, numeriske og eksper- imentelle resultater har blitt gjennomført. Resultatene viser at drift-krefter i svai beregnet fra conservation of fluid momentum gir verdier som stemmer godt over- ens med lineær teori og numeriske og eksperimentelle resultater, mens resultatene ved bruk av direct pressure integration gir noe avvik fra de forventede verdiene. 1.-ordens stivt legeme bevegelser beregnet i WAMIT stemmer ogs ̊a godt overens med teoretiske og eksperimentelle verdier. Videre har resultatene fra WAMIT blitt brukt for ̊a validere bruken av programmet AquaSim for ̊a beregne krefter og beve- gelser av storvolum-konstruksjoner. I AquaSim har to forskjellige systemer blitt studert, et forankret med ̊atte spredte forankringsliner forankret p ̊a havbunnen, og et modellert med lineær horisontal stivhet slik som i WAMIT-modellen. Resultatene viser at AquaSim kan bli brukt for ̊a f ̊a gode estimater p ̊a bevegelsene av slike kon- struksjoner, men at programmet ikke gir p ̊alitelige resultater n ̊ar det kommer til beregning av drift-krefter for de lastkondisjonene som har blitt undersøkt i denne oppgaven. Det mistenkes at ̊arsaken til de up ̊alitelige resultatene skyldes hvordan AquaSim beregner den reflekterte bølgeamplituden, eller hvordan denne amplituden blir brukt til ̊a beregne drift-kreftene i AquaSim.

The calculation of wave drift forces and motions of a barge-type floating structure have been studied in AquaSim and WAMIT. A literature study has been performed in order to map relevant theory and similar studies prior to the numerical simula- tions. The methodology, setup, and environments used for the numerical analysis have been mapped. A simple barge moored with linear horizontal stiffness has been modelled and tested in WAMIT for a series of different wave parameters without current. A brief study comparing results from WAMIT to theoretical, numerical, and experimental values was conducted in order to validate the use of WAMIT in the calculation of mean wave drift forces and motions acting on the barge. The results for the mean sway drift force from conservation of fluid momentum match well with results from other studies and linear theory, while the results from direct pressure integration show some discrepancies to the other results. The 1st order rigid body motions calculated by WAMIT also show good agreement with the theoretical and experimental values. Further, the results from WAMIT have been used to validate the use of AquaSim for calculating forces and motions of large-volume structures. In AquaSim two different systems have been studied, one moored with eight spread mooring lines ancored to the sea floor, and one moored with linear horizontal stiff- ness as in the Wamit model. The results found that AquaSim can be used to get good estimations of the motions of such structures, but that the numerical tool does not give reliable results for the mean wave drift force for the conditions tested in this thesis. It is suspected that the reason behind the unreliable mean wave drift forces calculated by AquaSim is connected to the way AquaSim calculates the amplitude of the reflected wave, or how the reflected wave amplitude is used to calculate the mean drift loads.