波浪荷载是影响海洋结构物安全性的重要因素。特别是对于浮式结构物,波漂移力等波浪荷载会对浮式结构物的系泊系统产生破坏,进而影响其定位能力和安全性。传统防护思路是通过增加系泊系统的数量或结构强度以提高安全系数,但是该方法推高了装备制造成本,同时结构物依然处在复杂波浪环境的事实并没有改变。近年来,隐形技术被引入到波浪领域,为波浪中的结构物防护提供了新思路。该技术从波浪操控角度入手,通过彻底改善结构物所处的波浪环境,可从根本上解决波浪作用下的结构物安全问题。本论文基于散射消去方法研究了圆柱阵列式波浪隐形防护技术,利用数值和实验方法探究了隐形防护机理、缺陷效应、准隐形和宽频带防护方法、隐形聚能耦合实现方法等,对推动该隐形防护方法的实际应用具有重要意义。具体研究内容如下:结构物波浪隐形防护问题实质上是波浪与结构物相互干涉的水动力问题,为此建立了波-物相互作用水动力优化模型,该模型包括波-物相互作用的水动力计算模型和多参数优化模型两部分。采用波浪交互理论和高阶边界元方法建立了波-物相互作用的水动力计算模型,采用实数编码的遗传算法建立了多参数优化模型,并分别对两模型的有效性进行了验证。将两个模型组合形成波-物相互作用水动力优化模型,并对该模型的收敛性和有效性进行了系统验证。基于建立的水动力优化模型,开展了不同布置形式、不同优化参数和不同波频率的圆柱阵列隐形结构设计,并验证了隐形结构的防护效果。通过对隐形结构周围波面分析,发现了隐形结构内部的散射波共振模态,阐明了波浪隐形机理;同时发现了中心圆柱两侧波面的对称分布规律,揭示了中心圆柱的防护机理。开展物理模型实验对上述结论进行了验证,同时发现当外围圆柱数量足够多时,隐形结构具有全向性。隐形结构在制造、运输和运行过程中可能出现结构缺陷,因此考虑了外围圆柱的位置缺陷、尺寸缺陷和吃水缺陷,总结归纳了不同缺陷类型在隐形波频率下对结构整体隐形效果和中心圆柱防护效果的影响机制。结果表明,单个外围圆柱的缺陷对结构整体隐形效果的影响具有空间对称性;并且当单个外围圆柱存在缺陷时,结构的隐形防护效果依然较好;外围圆柱整体的缺陷对隐形防护效果的影响要明显大于单个外围圆柱。隐形结构的尺寸和波浪频率之间存在限制,即在特定波频率下隐形结构的尺寸选择是有限的,此外,针对特定波频率设计得到的隐形结构不适应于其他波频率。因此,探究了外围圆柱同心圆柱半径对隐形防护效果的影响规律,提出了准隐形防护实现方法,提高了特定波频率下隐形结构的尺寸选择性。随后,通过研究结构缺陷在其他波频率下对隐形防护效果的影响,发现了隐形防护波频率的偏移现象,进而提出了宽频带隐形防护实现方法。波浪聚能装备面对着高波能密度的复杂波浪环境,因此将隐形防护技术引入到波浪聚能装备,提出了隐形聚能的耦合实现方法,设计了一种波浪隐形聚能装备。对该装备的有效性和机理进行了探究,发现了聚能装备内部的波共振模态,阐明了耦合机理。随后采用数值和模型实验方法探究了非线性波浪和不同波频率下装备的隐形和聚能效果。结果表明,该装备在非线性波浪下依然具有较好的隐形和聚能效果;此外,该装备在目标波频率附近的范围内依然具有一定的隐形和聚能效果,并且在长波中的效果要优于短波。