除海洋、湖泊、江河等水面上由风引起的表面重力波外，还有其他众多扰动产生表面波，如泄洪消能中水流经溢洪道所产生的挑流，挑流水舌砸进消力池后形成了蕴含较大能量的波浪，这些波浪会对人们的正常生产活动乃至生命安全造成影响，波浪所产生的次声波还会对人们的正常生活活动造成不利的影响。因此人们迫切想要消除这种引起各种危害的波浪。本项研究旨在研发出一种简单有效消除波浪的装置，具有特别重要的意义。 本项研究基于紊流理论、非线性多浮体结构运动理论，建立流体-多结构体-阻尼系统耦合的数学模型；探索波要素、俘能器物理几何特性和阻尼系统参数对装置的波浪透射率和消能效率的影响规律；结合流体-多结构体-阻尼系统耦合的数学模型，优化筏式俘能消波装置系统；在波流水槽中对该装置样机进行物理试验，进一步揭示提高俘能和消波效率的途径和方法。 通过研究，提出了具有自主知识产权的铰接浮体式俘能消波装置；构建了波流环境中非线性运动浮体、粘性流体、动力耗散系统和约束系统耦合的数学模型；采用动网格技术更新数值模型中铰接双浮体位置和流体网格，在流体-结构-动力耗散系统-约束系统复杂相互作用中实现了流体与结构间的全耦合；揭示了波浪透射率随阻尼系数变化主要是受动力耗散率随着阻尼系数变化的影响，且动力耗散率和波浪透射率随阻尼系数的变化规律相反；首次对不同长度双浮体装置进行了物理试验，发现总长相等，前后浮体长度比相反的装置的波浪能耗散率差异明显；通过数值模拟和物理试验，验证了铰接浮体式俘能消波装置的波浪能耗散和波浪消减的技术可行性；首次对比了实心和空心双浮体装置的消波机制，揭示了二者在波浪反射、透射、耗散以及动力耗散方面的差异；比较了粘性流体和无粘流体下双浮体装置的性能。

采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，对波浪环境中筏式俘获波浪能消减波浪装置的水动力特性进行研究。基于紊流理论、非线性浮体结构运动理论和流体-结构动力相互作用理论，建立流体-多结构体-阻尼系统耦合的数学模型，揭示在复杂波流条件下筏式俘能消波装置的运行特性；研究波浪、波浪能俘获器和阻尼系统相互作用的机理，探索波浪要素、水流要素、阻尼特性和装置物理和几何特性对装置消能率、波浪透射率的影响规律；提出筏式俘能消波装置系统的优化理论，优化俘能消波装置；研究小比尺波浪能消能装置的工作性能，进一步揭示提高消能效率、降低波浪透射率和次声波的途径和方法。通过理论分析、数值仿真和小比例实海况试验等手段解决筏式俘能消波装置的关键技术问题，提高俘能消能效率和降低次声波，具有重要的科学意义和巨大的应用价值。

点吸收式波浪能发电装置分类方法

可按照其安装位置分为沿岸式、近岸式和离岸式;按照波浪能转化传递的方式可将其分为机械式、水压式、液压式、直线电机式、压电式和磁流体式等;按照同一套装置具有振荡浮子个数将其分为单点式、组合式和阵列式。

点吸收式波浪能发电装置安装位置的分类与比较

按照安装位置可将点吸收式波浪能发电装置分为沿岸式、近岸式和离岸式6。沿岸式装置是指可安装在海岸边或固定在高于海平面的防波堤和岩石上的波浪能发电装置，其优势在于离陆地近，便于安装与维护，不需要锚定装置和较长的电能输送电缆;但是一般该位置波浪能资源不太丰富，而且会对岸上环境造成影响。近岸式装置一般是安装在10 ~ 25 m水深处，即可漂浮在海面上也可附着于海底，目前大多数点吸收式波浪能发电装置属于近岸式装置。离岸式装置一般是指安装在水深超过40 m的深海处的波浪能装置，此处的波浪资源丰富，但由于远离陆地，设备的安装和维护比较困难，而且需要较长的海底电缆将能量输送到陆地。

波浪能主要是指海洋表而波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期等因素相关。波浪能以机械能的形式存在，是海洋能中品位最高的一种能量2。目前对波浪能的利用主要局限于海洋，从上世纪70年代开始，有许多沿海国家积极开展了对海洋波浪能的研究与开发。其中，英国在上世纪80年代初就已成为世界波浪能研究中心，于1990年和1994年分别在苏格兰伊斯莱岛和奥斯普雷建成了75kw和2000OkW振荡水柱式和固定式岸基波力电站。日本的波浪能研究与开发也取得了相当大的成就，从上世纪80年代中期至今，日本已建成4座波力发电站，单机容量为40-125 kw。然而，在海洋波浪能的应用已经逐渐走向商业化应用时，江河波浪中所蕴含的大量波浪能的开发利用却仍处于初级阶段 。

与一般的波能转换装置一样，浮标式波浪发电装置也包括三级能量转换：第一级是将波浪能转换为直接与海浪接触的中间部件的机械能或者海水的位能、压能；第二级是将上一级的能量转换为机械的动能；第三级是将上一级动能通过发电系统转换为电能。如图2所示的浮标式波浪发电装置组成简图。

由图2看出，在浮标式波浪发电装置中，一级能量机构是浮标，俘获波浪能转换为浮标的机械能，二级能量机构是齿轮箱和蓄能系统，将浮标的机械能转换为二级能量机构的机械能，三级能量机构是发电系统，将机械能转换为电能。

图3所示为浮标式波浪发电装置示意图，该装置主要由浮标1、浮筒2、龙门架3、齿条4等部分组成，其中浮筒内置齿轮箱换向定向系统6、蓄能系统以及发电系统8等。龙门架固定于浮标上，圆齿条通过一个旋转装置5连接在龙门架上，此处可以解决浮标在垂直波浪力以及水平波浪力综合作用下产生绕浮筒转动的问题，充分保证了齿轮齿条的啮合。浮标在垂直波浪力作用下沿浮筒上下往复滑动，在浮标上镶嵌青铜轴瓦，保证了浮筒与浮标之间的耐磨性。浮筒通过锚固定与海床上。