海洋波浪能被认为是最具潜力的可再生能源之一,在众多的波浪能利用技术中,多节漂浮式波浪能转换装置以其单机功率大、波能转换效率高、抗浪能力强、海况适应性好等众多优势,展现了极好的发展前景。深入研究该类型装置,对缓解我国能源紧缺、环境污染等问题具有重要的现实意义,目前,国内对该类型装置的研发还较为滞后。其中,水动力性能分析是波浪能转换装置研发的最基础工作。本研究以工程应用为背景,针对我国海况条件,采用理论分析、时域频域的机理研究、海上试验验证和数值模拟相结合的方法,对该装置的水动力性能进行了系统研究,重点分析了浮体运动和波能转换的机理问题。考虑装置铰接浮体间PTO (Power Take-off,能量提取系统)约束和作用力,基于多刚体动力学理论,建立了装置波浪运动的数学模型;引入浮体间运动约束方程以表示PTO系统的运动约束,从而将波浪中运动的多节浮体构成相互连接的系统并使得模型可解。应用波浪绕射理论推导了双节铰接浮体结构物在波浪中所受的波浪激励力和波浪激励力矩的解析表达式,并通过数值模拟进行了验证。基于多尺度理论,推导求解了多节铰接浮体在静水中和波浪中的垂荡一纵摇运动的时域近似表达式,推导过程和求解结果揭示了浮体波浪运动的响应特性和位移、速度等的运动合成机理。通过对装置PTO系统的影响分析,发现在较大范围内,装置的波浪能俘获宽度比随着PTO阻尼系数或回复弹簧弹性系数的增大而持续增大,因此,在理论上对该类装置的PTO系统进行优化是不可行的。PTO阻尼的非线性对浮体纵摇运动具有影响,波浪能俘获宽度比均随着PTO阻尼速度指数的增加而减小。根据浮体随波运动的周期性特征,建立了表征双节铰接浮体式装置幅频响应的四元一次复数方程组,解析分析表明,各节浮体纵摇幅值相等,在运动上相差一个相位差。通过分析浮体几何尺寸对装置的共振运动、相位差以及波能俘获的影响,提出了基于浮体共振与浮体运动相位差的浮体优化方法,求解出浮体相对于波长λ的无量纲最优尺寸分别为:最优长度LN= 0.5,波浪周期T>3.0s时,最优半径RN=0.065,最优吃水DN= 0.08 。综合考虑系泊系统、风、流等约束或环境载荷的影响,建立了多节铰接浮体波浪运动的CFD数值模型。分别对波浪要素、系泊系统、风、流载荷以及阵列布置对三节浮体式装置水动力性能的影响进行了数值模拟,结果表明:在线性波条件下,装置的两组PTO阻尼各自的转换功率没有明确的规律;在小波高的情况下,装置的波浪能俘获宽度比基本不变,波高较大时,俘获宽度比随着波高的增大而减小;对于本文所研究的漂浮式波浪能转换装置,水深基本不影响装置的水动力性能;装置在不规则波条件下的波浪能转换功率大约相当于线性波条件下的38%-65%,且两组PTO阻尼的转换功率较为一致;在斯托克斯二阶波条件下,装置的波浪能转换功率比在线性波条件下更大,大约为线性波条件下的110%-145%,波浪能俘获宽度比大约为线性波条件下的55%-65%。无论是在无流还是有流情况下,锚索连接于浮体2的中间位置,也即整个装置的中间时,装置可以获得最佳的俘获宽度比;连接于装置两端的锚索,当锚索质量较小时,可提升装置的波浪能转换的功率;通过对风速的影响分析,发现在黄渤海水域最常见的周期为2.5s-4.0s的波浪中,较小的风速通常会小幅降低装置的俘获宽度比,较大风速则有利于俘获宽度比的提高;装置在流中的运动和能量转换十分复杂,流主要通过两个方面对波浪能转换装置施加影响,一是波流相互作用造成装置的运动周期、幅值发生变化,该因素可通过波浪遭遇周期理论和波能流、波浪作用守恒原理进行分析。二是流的载荷作用于装置,使得装置所受的锚索张力发生变化;在对装置阵列布置的研究中,从波浪能俘获能力的角度分析,得出在波浪周期为2s、3s、4s和5s时,装置之间不受影响的最小距离约为并排布置间隔1.0λ,直线布置间隔2.25γ。