哈爾濱工程大學數(shù)學科學學院鄭雄波教授團隊在海洋工程領域期刊《Ocean Engineering》上發(fā)表論文《3DOF numerical simulation and performance analysis of a built-in wave energy converter for marine buoys》，這項研究針對現(xiàn)有的波浪能裝置的抵抗極端海況能力、耐腐蝕性和集成性差等關鍵科學問題，提出一種小型化設計且易安裝的內(nèi)置式波浪能發(fā)電裝置。

元客視界FZMotion運動捕捉系統(tǒng)在整個試驗驗證過程中，實時捕捉浮標的六自由運動軌跡，為建立的耦合數(shù)值模型提供驗證依據(jù)。

論文原文鏈接地址：

https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2025.123358

波浪能裝置的水池融合試驗

1. 耦合系統(tǒng)建模

基于勢流理論和Cummins理論，考慮了流體粘性和PTO系統(tǒng)非線性，建立了集成系統(tǒng)的波浪能-機械能-電能的全耦合能量轉(zhuǎn)換模型。

2. 耦合系統(tǒng)的雙共振捕獲特性

耦合系統(tǒng)的雙共振頻率

3. 3DOF數(shù)值仿真及性能分析

3DOF數(shù)值仿真 & 振子運動軌跡

為確保所建立的3DOF耦合動力學模型的準確性，研究團隊在國家海洋技術(shù)中心開展了系統(tǒng)的波浪水池實驗，構(gòu)建了一個 “數(shù)值仿真-物理實驗-數(shù)據(jù)比對” 的完整驗證閉環(huán)。

實驗核心在于精確測量內(nèi)置波浪能裝置（BIWEC）的載體——海洋浮標，在波浪中的真實運動響應。然而，浮標在水中的運動是包含垂蕩、縱蕩和橫搖在內(nèi)的復雜六自由度運動，傳統(tǒng)單一傳感器無法完整捕捉其空間運動軌跡與姿態(tài)變化。

因此，團隊采用了FZMotion光學運動捕捉系統(tǒng)對實驗進行閉環(huán)驗證，通過實時捕捉浮標標記點并解算其六自由度運動，獲得了驗證3DOF數(shù)值模型的高精度“真值”數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)還與內(nèi)部傳感器及波浪儀嚴格同步，清晰表達了從波浪激勵到發(fā)電功率的完整動態(tài)傳遞鏈條，驗證建立的3DOF數(shù)值模型的可靠性。

以下視頻引用了“天津國家海洋技術(shù)中心”采訪視頻，與本論文試驗無關

項目團隊依托工信部“海洋科學與工程數(shù)學技術(shù)”重點實驗室以及黑龍江省“工程應用數(shù)學”重點實驗室，承擔了國家自然基金、黑龍江省自然基金等科研項目，在流體數(shù)值計算、海上新能源開發(fā)和人工智能等方面成果突出。在海上新能源領域，團隊聚焦于海上風能、波浪能，擁有多臺裝置樣機和陸上試驗平臺，并開展了樣機的水池試驗、風洞試驗和海試。