波浪是水体表面的起伏。波浪能是波浪中蕴含的机械能，也是一种广泛分布于海洋的可再生能源。高效地转换和利用波浪能，有助于减少碳排放、保护环境并充实沿海的能源供给，尤其对于远离大陆的海岛，开发和利用波浪能，就地从海洋中汲取能源，有助于解决那里的能源供给难题，因而研究波浪能的转换和利用技术，提高其转换效率，具有非常现实而重要的社会意义。后弯管是一种具有较高的转换效率的振荡水柱类波浪能装置，推进它的商业化，有助于人类波浪能利用事业的进步。因此，为了促进后弯管波浪能转换技术的商业化，本文对后弯管进行了大量的实验与理论研究。
　　本文的实验研究主要探索后弯管的结构改型与装置集成，包括在浮舱尾部附加三角形浮体、改变浮舱尾部形状、将底部改为斜面、改变横管高度、将迎波面改成尖形、在迎波面附加外凸与内凹的浮体、在迎波面前置气室与宽板、将多个后弯管并联，研究改型与集成后后弯管装置的波浪能转换特性，总结并归纳提高其波浪能转换能力的理论与方法。传统的圆尾后弯管的最高俘获宽度比为86.24％，经过改型设计后得到的尖尾高底后弯管的最高俘获宽度比达到了130.78％，梭形与尖尾中底后弯管的最高俘获宽度比也分别达到了97.78％、96.25％。
　　实验研究成果中需要强调的是，使并联后弯管装置的间距大于零的设想。实验中当间宽比为0.7843时，并联的三个后弯管的俘获宽度比的最大值由大到小分别为123.09％、117％和106.49％，分别比间宽比为0时的相应值增大了5.72％、8.42％和6.02％，且总俘获宽度比大于100％的入射波浪周期范围也增大了0.05s。这一设想突破了后弯管相挨紧邻并联的做法，简单而有效地提高了整个并联装置的俘获宽度比，而且如此并联的装置的俘获宽度比还可通过调整并联间距进行提升优化，这对推进后弯管波浪能场的低成本商业化运行，具有非常重要的促进作用。因为与单个后弯管相比，并联后弯管装置的整体运动更为平稳，所需要的总系泊力在后弯管数量上的平均值更小，对锚泊系统要求更低，故而其运行成本更为经济。
　　同时，为了更好地了解后弯管的波浪能转换过程，还用实验数据研究了气室内的水位升降周期、水位升降高度、气压差幅值、气室阻尼4个气室参数随入射波周期、入射波高度、总质量、气孔面积比、锚点位置比、锚链长度比6个实验因素的变化趋势，以及6个实验因素对4个气室参数的影响及其大小与顺序，丰富了人类对后弯管能量转换过程的认识。
　　后弯管的水动力学计算主要有两大难点:一是管道内部存在着水波流场;二是气室内部具有相对大气压强不为零的变化空气压强。这两大难点阻碍了国内外学者对它能量转换过程的水动力学仿真与模拟工作。本文通过将后弯管的近波浪流场划分为管内流场与管外流场，用波浪速度势与速度的连续性条件予以衔接，并将辐射势分解为后弯管运动辐射势与气室空气压强辐射势进行独立求解，从而破解了这两大难点，成功实现了后弯管能量转换过程的水动力学模拟。
　　本文理论研究的内容还包括假设气室内表面压强分布均衡、气室与大气的压强差与气室水位相对于后弯管的升降速度成正比，引入气室阻尼，使气室空气与后弯管、气室空气与水柱之间相互作用线性化，运用微幅波线性势流理论建立了无系泊后弯管在无限水域微幅波中波浪能转换过程的气固液三相耦合的动力学模型，结合简单格林函数法，对建立的动力学方程进行求解，并将该模型的计算结果与实验结果进行比较，发现二者具有很好的一致性，在此基础上探究了后弯管的附加质量、附加阻尼、波浪激励力、气室压强、压强辐射力系数、运动位移随入射波浪周期的变化，从理论上探究了后弯管的波浪能转换过程，模拟了俘获宽度比随气室阻尼、吃水深度、水深、横管高度、总高度、浮舱三角长度、后弯管长度的变化以及后弯管、前弯管两种装置的俘获宽度比随入射波浪周期的变化，模拟结果与人类的已有认识高度一致，从而多次证实了所建的模型的可靠性与正确性，并获得了一些可用于指导后弯管设计的结论。因而本文建立的计算理论为后弯管的改进研究提供了可靠的理论支持。
　　而且，该理论研究仅运用简单格林函数法与微幅波线性势流理论模拟计算了无限开阔水域中微幅波作用下的三维无系泊后弯管多自由度运动的动力学过程，为更深入地探究与模拟后弯管的波浪能转换过程做出了应有的贡献。
　　总之，本文在后弯管上开展的理论与实验研究，对推进后弯管波浪能装置的商业化运行，具有重要的现实与理论意义。