在岛礁工程实施过程中,可靠稳定的电力能源对海岛的开发、建设以及岛上居民的日常生活至关重要,但是岛礁工程的建设受到地理位置、自然环境等限制,存在能源短缺问题。兼顾波力发电防波堤集成防波堤与振荡水柱波力发电装置的共性特点设计而成,既能够使港区免遭波浪侵袭,为港区提供良好的船舶泊稳条件,还能实现海洋波浪能发电,缓解远海供电问题。本文以“海上能源岛创新工程”与“哈尔滨工程大学自由探索支持项目——兼顾波力发电的新型防波堤系统设计与试验研究”为依托,首先开展兼顾波力发电防波堤(taking into account the Wave Power of Breakwater,WPB)结构初步设计与物理模型试验研究,分析试验波浪力与浮托力的影响因素与变化趋势,其次计入试验波浪力进行结构优化设计,计算结构整体稳定性,然后对优化后结构进行有限元静力响应分析,探究WPB结构局部应力特征。具体研究内容如下:(1)在重力式防波堤与振荡水柱波力发电装置方面的国内外研究成果与现状分析的基础上,利用STAR-CCM+软件,分析不同倾斜角度下的相对波高变化趋势,确定堤前斜坡式挡浪板最佳角度;基于波浪要素条件与港工规范,完成兼顾波力发电防波堤结构初步设计,论证结构整体稳定性。(2)开展造波系统、物理试验模型设计与制作、波压力监测点布置、模型配重等方面研究,确定模型试验方案;从入射波周期、工作水位、通气孔是否封闭三个因素,完成试验波浪力与浮托力影响因素分析,并通过各监测点波压力的时域分析,获取兼顾波力发电防波堤堤前波浪力与底部浮托力整体分布特征。(3)对比试验波浪力与经验公式计算结果,论证试验波浪力下的结构整体稳定性;考虑结构整体稳定性系数偏高,开展计入试验波浪力的WPB沉箱结构仓格尺寸、后方填料优化设计,计算结构整体稳定性,并对优化后的WPB结构进行有限元数值模拟,分析结构局部应力应变分布,评估优化后结构是否满足强度要求。