波能转换装置由于结构形式简单、作业方便等特点，被很多国家和地区逐渐应用到实际工程当中。我国海域辽阔，海岸线漫长，波浪能储量丰富且分布广泛，但由于其能流密度较低（大多在10kW/m以下），面临波能捕获效率低下等技术难题，难以实现波浪能高效开发。

针对这一问题，课题组借鉴“天眼”天文望远镜利用抛物线曲面构造来吸收汇聚电磁波，进而可以探测一百多光年的距离，大大提高太空探测能力。提出了一种由离岸圆柱形振荡水柱波浪能转换装置和抛物线型反射器组成的新型波能捕获系统，在水动力效率方面取得了革命性的突破。为了进一步验证这个新概念，开发了三个独立的模型域场景。第一个模拟模型研究了在开敞海域条件下波能装置的水动力效率，第二个场景研究了振荡水柱装置位于一平面直墙附近时的性能。第三个模型由具有抛物线开口的直墙组成，振荡水柱装置位于抛物线焦点处。该系统结合了圆柱形振荡水柱波浪能转换装置的浪向适应性与抛物面反射浪的能量聚焦特性。通过对比发现，振荡水柱装置位于直立防波堤前时的水动力效率比开敞海域条件下高约200%。然而，位于抛物线型直墙焦点处的振荡水柱装置水动力效率大大优于其他情况，与开敞海域相比，水动力效率增加了650%。该方面工作成果彻底攻克了低能流密度海域难于开发波浪能的瓶颈，将其作为一种可行的、可持续的技术来满足世界能源需求具有相当重要的意义。研究成果发表在国际能源领域顶级期刊Applied Energy （2021，304 ：117795，影响因子：10.109）。

图1  波浪能高效捕获系统及聚能原理

图2 三种工况下波浪能装置水动力效率对比

该研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、辽宁省兴辽英才计划的大力支持。

论文链接：www.sciencedirect.com/science/article/pii/S03062619210113