振荡浮体式波浪能装置能量特性试验研究

文献来源：吴秀山，周昭民，王涛，项若轩，林楚森，周斌珍. 振荡浮体式波浪能装置能量特性试验研究[J]. 海洋工程，2026, 44(2): 140–147. DOI: 10.16483/j.issn.1005-9865.2026.02.010

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研究背景与目的

        海洋波浪能的高效开发对可再生能源发展具有重要价值，其能量俘获特性是规模化应用的关键。振荡浮体式波浪能装置因结构简单、可靠性较好及波能转化效率高等优势，成为近年来的研究热点。然而，不同浮体构型在能量转换效率和运行稳定性方面的差异尚需深入探究。本研究通过物理模型试验，针对南海典型规则波与不规则波条件，对比研究垂荡式单浮体与双浮体并排式波浪能装置的能量转换特性。

试验方法

        采用物理模型试验方法，在南海典型规则波与不规则波条件下，对单浮体与双浮体并排式两种构型的振荡浮体式波浪能装置进行系统测试，分析其运动响应、能量转换效率及功率输出特性。

关键结论

（1）单浮体系统在固有周期处效率最优。单浮体系统在其固有周期处达到38.5%的能量转换效率峰值，显示出良好的共振俘能特性。

（2）双浮体系统显著拓宽有效俘获频带。双浮体并排式构型可有效拓宽装置的有效俘获频带，在不同周期波浪条件下保持更稳定的能量转换性能。

（3）两种构型在功率与稳定性方面各有侧重。典型不规则波海况下，单浮体平均发电功率较双浮体高25.6%，但双浮体系统展现出更稳定的功率输出特性。这揭示了两种构型在能效与运行稳定性方面的特征差异。

思考总结

        本研究通过物理模型试验系统对比了单浮体与双浮体构型的能量特性差异，为波浪能装置构型选择提供了科学依据。研究表明，构型设计需要在峰值效率与运行稳定性之间进行权衡——单浮体追求效率最大化，双浮体追求宽频带稳定输出。后续研究可进一步考虑浮体形状参量、PTO（能量输出系统）阻尼参数优化及阵列布置对系统性能的影响，并结合数值模拟方法深化对浮体运动响应与波能转换机制的理解。