海洋资料浮标是一种布放在海洋中获取海洋信息的重要观测设备,作为海洋资料浮标的一种,表层漂流浮标体积小、重量轻,可对洋流、污染物、溢油、海洋气象、海水的物化特性及深海剖面层等进行全天候监测,对海洋环境调查和海洋环境保护具有重要意义;浮标内部通常搭载多种测量仪器和通讯设备,为保证浮标内部各系统稳定连续运行,延长工作寿命,浮标在波浪作用下的运动状态及运动幅度尤为关键;因此通过优化浮标外形和结构参数提高浮标波浪作用下的耐波性对表层漂流浮标的研究有着重要意义。根据表层漂流浮标的研究现状和发展趋势,基于对表层漂流浮标工作环境、搭载仪器和浮标运动的稳定性的考虑,对表层漂流浮标进行了外形及结构参数的研究设计,为表层漂流浮标的理论设计和技术应用提供参考。本文的主要工作内容和创新点如下:(1)首先对数值波浪水槽的波浪传递性能做了深入研究,对传统的采用阻尼消波的纯粘流数值波浪水槽和本文所使用的基于欧拉嵌套势粘流结合的新型数值水槽进行了详细的波浪传递性能对比分析,并对数值波浪水槽具体的网格和计算时间步长等设置参数进行了严格的收敛性验证,最终总结出基于势粘流结合的新型数值水槽建立方式和参数设置方法,为数值波浪水槽提供了一种性能更佳的建立方式,同时为下一步浮标水动力特性及耐波性的计算研究奠定基础。(2)随后分别对静水和波浪作用下的浮标运动进行了理论分析,确定了浮标固有频率的获得方式以及提高浮标固有频率进而提高浮标运动稳定性的方法,为此进行了运动仿真模拟验证了结论的准确性;随后结合现有的小型浮标外形结构,对常见的球形、圆柱形和圆盘形浮标进行设计并在数值水槽中进行多组纵摇及垂荡的自由衰减运动仿真,从而得到浮标垂荡和纵摇的固有频率,对比各组浮标参数及其固有频率的变化,确定各参数对不同外形的浮标固有频率影响情况,为以上三种外形的浮标设计和随后的浮标选型提供参考依据和数据支持。(3)结合现有的小型表层漂流浮标外形和相关参数及前文的研究结果,最终确定了葫芦形主体的漂流浮标设计方案,进一步与传统形状的浮标进行外形参数及流体结果的对比,确定葫芦外形的优势;随后结合浮标的工作环境对葫芦形浮标进行了不同海况下的波浪运动响应,重点研究了海况等级、重浮心距离、转动惯量等参数对葫芦形浮标波浪运动性能的影响,,仿真结果证明了以葫芦形作为小型漂流浮标主体的可行性,所得数据结果为葫芦形表层漂流浮标的设计提供参考。