海洋蕴含着无穷无尽的能量,时而汹涌磅礴,时而温润宁静,不断引发人类的敬畏和探索。一方面,新型防波堤不断被提出以防范海水侵蚀和波浪冲击;另一方面,陆地化石能源日益枯竭,迫使人们将目光转向环保可再生的新能源,如海上风能、波浪能等。但在复杂海况中,建筑物的建造和维修成本很高,难以实现产业化。因此,扩展系统功能以提高海洋建筑物的经济性极具科研和实践意义。本文以一般防波堤结构的波浪衍射及辐射问题入手,探索结合防波堤结构的嵌套式OWC(Oscillating Water Column)装置结构形式,以期在消波防浪的同时拓宽波能转换高效频率带。基于势流理论,采用匹配特征函数法对线性波与结构物相互作用的问题进行理论求解。忽略海底地形的影响,建立二维欧拉坐标系,对流场进行分区求解。针对结构物尖角附近流体运动速度的奇异性分布,引入特定正交多项式将区域间公共界面上的速度分布函数近似展开。本文求解过程从较为简单的波浪衍射问题开始,逐步引入由振荡结构物及自由液面上振荡气压引起的辐射问题,最终完成新型OWC装置求解模型的搭建。首先,对线性波与T型透空式防波堤的相互作用问题进行求解,综合分析结构物各几何参数对其消波性能及所受波浪荷载的影响。计算结果表明,增大垂向薄板长度能显著减少波浪透射;垂向波浪荷载随着垂向薄板从水平板迎浪侧向背浪侧移动而增大。其次,理论研究线性波与T型纵摇式防波堤的相互作用。设置不同的几何参数,发现透射系数曲线在共振频率附近存在波浪全反射及全透射点;将垂向薄板安装在水平板背浪侧有利于提升结构物的稳定性。然后,基于岸式防波堤的直立面搭建OWC式波能转换装置,并允许前墙在波浪作用下纵荡运动。通过理论研究,发现前墙的纵荡运动会在气室内导入更多波浪能,从而拓宽装置的高效频率带;前墙厚度、吃水深度、气室宽度及弹簧弹性系数均对装置的波能转换效率影响显著。最后,提出一种结合纵荡隔板的双气室OWC装置,并求解出线性波作用下的速度势。综合分析结构物各几何参数的影响,发现波能转换的高效频率带相对于固定单气室透空装置明显变宽,且峰值增大;结构物吃水深度及宽度的增大均会导致高效频率带向低频区移动。本文的创新点主要有:·分别对T型透空式及纵摇式防波堤进行理论研究,发现垂向薄板的几何参数对结构物所受波浪荷载及其运动响应影响显著;·提出一种结合运动前墙的岸式OWC装置,经理论求解发现前墙纵荡运动可显著拓宽装置的高效频率带;·提出一种结合运动隔板的双气室OWC装置,研究发现其波能转换效率峰值相较于传统单气室透空式OWC装置提升80%以上,且高效频率带明显变宽。