在模型中复演天然波浪运动，用以研究港口防浪掩护、港口淤积、海岸演变、波浪与海岸工程建筑物的相互作用、水流波浪作用下浮体系泊系统问题等。1838年，英国J.S.拉塞尔曾通过实验研究了孤立波运动；1936年荷兰建造了专门的波浪水槽进行波浪爬高、越顶等试验；中国于1952年试制了第一台冲击式生波机。但都限于规则波试验。1962年，荷兰特尔夫脱水工试验所试制了不规则波的生波设备。
港口防浪掩护试验，一般采用正态定床的整体模型，模型按重力相似设计。研究内容包括：搞清防波堤等建筑物的平面布置和结构形式，航道轴线走向及其尺度等对港内波高分布的综合影响，确定满足船舶泊稳条件下港口的合理平面布置。
港口淤积和海岸演变模型，除保证波浪运动相似条件外，还需考虑泥沙运动的相似。它被用来研究港口在波浪、水流作用下的淤积规律性和可能采取的防淤措施；预测港口或其他海岸工程建筑物建成后，可能使邻近海岸发生的冲淤变化；天然海岸岸滩在波浪、水流作用下的冲淤变化等。
波浪与海岸工程建筑物相互作用的试验一般采用断面模型，应按重力相似设计。通过试验，研究波浪对斜坡式、直墙式、透空式、浮式等建筑物的作用。如确定建筑物上的波浪荷载，建筑物整体或局部的稳定性，建筑物周围水位变化和消浪特性等。
水流、波浪作用下浮体系泊系统问题的试验，一般需用空间模型。除波浪运动相似外，还需考虑船舶的质量相似和惯性相似，码头建筑物自身的重力相似（重量相似），自振频率相似，码头防冲系统相似，锚链系统弹性模量相似等。
波浪模型试验的主要设备有波浪槽或试验港池，也有能同时进行水流、波浪试验的综合港池。这些设备中都需要装生波机，通常采用机械、气压、风吹方式产生波浪，也有用机械与风吹相结合的方式生波。现今已有采用电子计算机进行控制并模拟天然波浪系列，反映出其统计特征的不规则生波机。（见彩图[港口波浪模型试验]）
