CN108411846B - 一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤及方法。一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤，浮体外通过锚索连接至沉块锚泊于海床，浮体背浪侧设置有外部通道，浮体内预留空腔形成浮体内室，浮体内室上部两端通过连通管连通，下部设置有水力透平组；一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤实现方法，包含有以下步骤：安放布置过程、波浪削减过程、波浪能转化过程、回收过程；本发明在防波堤挡浪消波功能的基础上，利用浮体内室中水体运动设计实现波能转化功能，成本低廉，适用工况广泛，环保性及生态友好性显著，结构耐久性良好，波能转化过程可靠性强。

Description

一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤及方法

技术领域

本发明涉及海岸及近海工程领域，具体涉及一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤及方法。

背景技术

随着化石能源的日渐衰竭，人类中对海洋可再生能源利用的需求正日益增长。在海洋中可再生能源主要有：波浪能、海流能、海水盐差能，海水温差能等。其中，风的动能转移至海洋表面驱动波浪的形成，波浪所蕴涵的能量主要指海洋表面波浪所具有的动能和势能。根据相关研究显示，全世界波浪能的理论潜在资源年储量可达2TW。针对波浪能这种优质的可再生能源，人类相继开发设计了多种波浪能转化利用装置，主要类型有点头鸭式、振荡水柱式、摆式、浮标式等。近年来，将波浪能转化装置与近海工程结构物相结合正成为未来波浪能转化装置的发展趋势。

防波堤是一种抵御波浪入侵，掩护特定水域波浪条件的水工建筑物，按照结构型式可分为斜坡式、直墙式、透空式、浮式等。将防波堤与波能转化利用装置相结合进行设计建造可以让传统单一消浪结构物增加波浪能转化利用功能，提升防波堤结构的消浪效果，充分利用波浪资源，降低工程成本。在兼做波能转化装置的防波堤设计领域，已出现了一些可以实现波能转化功能的防波堤设计方案，但已有的结构型式及设计方案大多仅考虑基于重力式防波堤进行设计建造，适用水深有限；已有的一些兼顾波能转化功能浮式防波堤设计方案大多仅停留在基于传统防波堤的概念提出阶段，相关理论和研究还较为缺乏；同时，适用于深水的波浪能转化装置与防波堤结合的设计方案还鲜有研究；

在已公开的涉及防波堤及波浪能转化装置的相关专利方案中，尚未有关注浮式结构中浮体内利用水体往复运动推动水力透平组运动进而实现波浪能转化的相关技术方案，相关研究工作还较为缺乏。因此，有必要寻求适用于深水工况、可靠性及耐久性较强，同时兼顾良好消波效果的新式防波堤技术方案，使兼顾波能转化功能的新式防波堤断面设计简单，结构稳定性强，同时兼顾良好的消浪效果和可靠的波能转化效果。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤，由浮体内室、连通管、浮体、水力透平组、锚索和沉块构成，所述浮体外部通过锚索连接至沉块锚泊于海床中，浮体内预留空腔作为浮体内室，浮体内室分为背浪侧内室、下连通通道和迎浪侧内室，背浪侧内室、迎浪侧内室的上部区域通过连通管相互连通，下部区域通过下连通通道通；所述下连通通道为中间收缩、两端逐渐扩大的通道结构，下连通通道中间位置处布置有水力透平组，浮体背浪侧设置有外部通道。

所述浮体内室位于浮体内，为浮体内预留特定形状空腔所形成，在浮体断面上呈U形排布；浮体内室根据所形成连通通道的相对位置可分为背浪侧内室、下连通通道和迎浪侧内室：下连通通道采用类槽型减摇水舱设计，下连通通道呈中间收缩于水力透平组，两端逐渐扩大为宽扁状连通的通道结构，下连通通道中间位置处布置有水力透平组；投入使用时，下连通通道充盈满水体；连通管为细管状连通结构，将迎浪侧内室与背浪侧内室在浮体上方相互连通，在实际投入使用时作为迎浪侧内室和背浪侧内室气体交换的通道，断面面积满足水体往复运动时气流可平稳交换运动的需求；迎浪侧内室和背浪侧内室均为竖直宽扁状通道，在投入使用时迎浪侧内室和背浪侧内室均上部充盈空气，下部充盈满水体。

所述水力透平组位于下连通通道收缩形成的中间狭窄区域中，依托轮片封闭下连通通道；所述水力透平组由涡轮机、轮片和两侧凸角状边壁组成：涡轮机向外延伸轮片直至下连通通道边壁，涡轮机两侧形成凸角状边壁以改变涡轮机附近水流流向；所述凸角状边壁布置于涡轮机两端，使下连通通道自凸角状边壁开始向涡轮机方向形成由宽至窄收缩于轮片的收缩断面通道，并在轮片后形成一段呈收缩断面的窄通道；凸角状边壁两侧对称布置，形成两端轴对称的由宽至窄收缩于轮片处的收缩断面通道和轮片后的窄断面通道。在水流自左侧向右侧运动时，水流自左侧收缩断面通道逐渐向轮片流动，推动轮片进而带动涡轮机转动，推动轮片转动做工后的水流通过窄断面通道流向下连通通道右端；当水流流向相反时，水流自右侧收缩断面通道逐渐流动向轮片，推动轮片进而带动涡轮机转动，推动轮片转动做工后的水流通过窄断面通道流向下连通通道左端；故水力透平组采用带有凸角状边壁的收缩断面设计将水流的往复运动转变为涡轮机的单向转动。

进一步的，所述浮体为预留有中空区域以形成浮体内室结构的浮箱式浮体，为预制钢筋混凝土结构，浮体内室各处密闭性良好，浮体结构内部形成的浮体内室结构各内角均作修圆光滑处理；浮体内室水面以上充盈空气作为浮体结构整体的浮力支撑，通过在浮体内室下部注水淹没下通道至水体充盈至浮体内室两侧迎浪侧内室和背浪侧内室，形成充水的U型水槽结构以使结构重心降低，浮体内部不设置压载层，浮体尺寸需结合防波堤建造处波浪和锚泊特性另行确定。

所述外部通道布置于浮体背浪侧，用于满足特定需求下浮体内室的充排水需求，在外部通道封闭时即封闭浮体内室，保持气密性良好。

所述浮体内水体选用经净化的纯净淡水，浮体内水体水面需设置特定厚度的薄层油层用以将浮体内室中水体与空气隔离；防波堤投入使用前浮体内室内注水量需根据浮体整体稳定性需求及所处海域波浪频率情况并结合试验予以确定

进一步的，所述浮体距布置间距需结合试验予以确定；所述浮体通过锚索锚系至海底的沉块中，采用平行型松弛式锚泊方式锚泊，每个浮体单元采用1对锚索锚泊。

一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤的实现方法如下：

a.安放布置过程；

将防波堤拖放至设计海域，通过锚索连接至沉块将防波堤予以固定；结合防波堤建成位置的海洋水文条件及浮体稳定性要求，调节水力透平组的阻尼大小，并向通过外部通道向浮体内室中注入适当数量的水体，封闭外部通道。防波堤即安放完成投入使用。

b.波浪削减过程；

波浪自外海传播作用至防波堤，浮体反射部分入射波浪的能量，通过波浪反射衰减入射波浪能量；通过浮体与波浪间的摩擦作用将波浪的能量予以衰减，进一步削减波浪能量；浮体在波浪作用下发生一定幅度范围的俯仰运动过程，浮体运动产生与入射波方向相反的辐射波，辐射波、入射波叠加衰减波浪；此外，在浮体俯仰运动过程中，浮体内水体振荡运动，并推动水力透平组运动实现波浪能转化，即通过波浪力做功的能量转化转移过程对入射波能量进行进一步衰减。

c.波浪能转化过程

1)波峰作用至浮体：波浪作用至防波堤，浮体产生位移受限的俯仰运动。当波峰作用至浮体时，浮体迎浪侧随波峰到来升高，浮体呈迎浪侧抬升的倾斜姿态，与浮体相比，水体运动呈运动滞后状态，浮体内室中水体相对浮体发生相对运动：以浮体为参考，迎浪侧内室中水体较原水位降低，背浪侧内室中水体较原水位升高，水体沿下连通通道向背浪侧内室运动。水体在下连通通道自迎浪侧一端向背浪侧一端运动过程中，水体沿逐渐收缩的断面运动并流经水力透平组，绝大部分水体沿水流方向(1)运动，即自迎浪侧凸角状边壁形成由宽至窄的收缩水力通道流动并经收缩断面集中水流能量，推动与涡轮机相连接的轮片运动，并途经持续一段距离的窄通道流向背浪侧内室。则在轮片转动过程中带动部分水体沿水流方向(2)运动，即自凸角状边壁在迎浪侧形成的窄通道由背浪侧向迎浪侧运动。水体因俯仰运动所具有的势能通过水流流经水力透平组推动轮片的运动转化为机械能，并通过轮片运动带动涡轮机运动发电，进而实现能量向电能的转化转移过程。上述过程即实现波浪能向电能的能量转化过程1)。

2)波谷作用至浮体：当波谷作用至浮体时，浮体迎浪侧随波谷的到来降低，浮体呈迎浪侧下降的倾斜姿态，浮体内室中水体相对浮体发生相对运动：以浮体为参考，迎浪侧内室中水体较原水位升高，背浪侧内室中水体较原水位降低，水体沿下连通通道向迎浪侧内室运动。水体在下连通通道自背浪侧一端向迎浪侧一端运动过程中，水体沿逐渐收缩的断面运动并流经水力透平组，绝大部分水体沿水流方向(2)运动，自背浪侧凸角状边壁形成由宽至窄的收缩水力通道流动并经收缩断面集中水流能量，推动与涡轮机相连接的轮片运动，并途经持续一段距离的窄通道流向迎浪侧内室。则在轮片转动过程中带动部分水体沿水流方向(1)自凸角状边壁在背浪侧所形成的窄通道由迎浪侧向背浪侧运动。水体推动轮片运动带动涡轮机运动发电，实现能量向电能的转化转移过程。上述过程即实现波浪能向电能的能量转化过程2)。

3)循环过程：波浪作用至防波堤，可视为波峰波谷交替作用至浮体，浮体在俯仰运动状态中不停转换，浮体内室中水体沿下连通通道向迎浪侧内室、背浪侧内室发生往复交替流动，途径水力透平组过程中推动轮片带动涡轮机运动，并且因凸角状边壁的存在归顺水流流向，使轮片转动方向在能量转化过程1)和能量转化过程2)中均相同，涡轮机转动方向保持不变，保持持续单一方向动力输出，并进一步将机械能转化为电能。波浪不断作用至浮体，上述过程不断重复进行，轮片带动涡轮机不间断运动发电，上述过程即实现波浪能向电能的持续能量转化过程。

d.回收过程；

防波堤因故需维修或者维护时，打开外部通道并将浮体内室中水体抽出，解除锚索及沉块连接，即可将浮体运送他处予以维护。再次投入使用时重复步骤a即可。

本发明的有益效果：

1、浮体在波浪作用下因俯仰运动与水体作用产生辐射波，辐射波、入射波相互叠加作用衰减波浪；浮体内室中水体相对浮体运动存在滞后效应，等效于浮体结构附加质量的增加，浮体结构对波浪的反射效果增强，进而提升消浪效果；此外，还存在波浪做功消能过程，使得结构对波浪的削减作用效果得以提升。一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤，兼顾波浪反射、辐射波消能及波浪力做功的消能过程，与较传统浮式防波堤相比，防波堤挡浪消波效果得以提升。

2、在浮体内室内设置水力透平组形成能量转化结构，采用收缩断面设计使水体聚能效果显著，能量转化集中；采用带有双凸角状边壁的水力透平组设计，将水流往复运动转化为涡轮单向转动，能量转化过程简单明确，构件需求少，动能向机械能转化过程连续性好，动力输出连续，可靠性好，在不同波况下波能转化率平稳，在防波堤挡浪消波效果良好的前提下兼顾良好的波能转化功能。

3、在浮体中预留空腔形成浮体内室并在浮体内室中充盈水体，以水体质量增加结构自身重力，故无需设置压载，浮体材料减少，成本得以降低；一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤，浮体内室所形成的舱体采用槽型减摇水舱设计，利用波浪作用下浮体的俯仰运动引起浮体内水体物理运动从而产生稳定力矩的原理，显著限制浮体运动幅度。因内部水体运动导致的浮体运动幅度受限可显著降低外部锚系力，从而防波堤降低对锚泊系统的设计要求，锚泊成本作为浮式结构物建设成本中的主要成本，也相应得以降低。

4、浮体内室采用槽型减摇水舱设计，防波堤整体结构简单，所需构件少；所设计水力透平组原理上等同于槽型水舱连通管道上的节流阀，可通过改变水力透平组的阻尼性质，进而改变水舱的阻尼使浮体达到更好的减摇效果，可适应海洋波浪频率在较宽范围内变化，适用工况广泛。

5、采用水力透平组设计在浮体内部实现能量转化过程，与其他水力透平组型能量转化过程相比其能量转化过程噪声较小，对环境噪声污染较少，环保性及生态友好性显著。

6、采用与外海海水相隔绝的内置淡水设计，并添加油层隔绝水体与空气，不受海水腐蚀和生物污染，结构耐久性良好；利用淡水作为能量转移介质，能量转化相关构件简单易制，能量转化过程可靠性强。

综上所述，本发明波能转化功能采用利用浮体内水体振荡进行波能转化过程的设计方案，浮体材料成本低廉，锚泊成本低廉，工程投产优势明显；可适应海洋波浪频率在较宽范围内变化，适用工况广泛；环保性及生态友好性显著；结构耐久性良好；能量转化过程可靠性强；与传统浮式防波堤结构相比，在良好消波功能基础上还可兼顾优良的波能转化效果。

附图说明

图1是本发明的防波堤结构单元示意图。

图2是浮体断面示意图。

图3是浮体A-A截面示意图。

图4是浮体B-B截面示意图。

图5是浮体C-C截面示意图。

图6是水力透平组5结构俯视示意图。

1.浮体内室，2.浮体，3.连通管，4.外部通道，5.水力透平组，6.浮体内水体，7.锚索，8.沉块，9.涡轮机，10.轮片，11.凸角状边壁，12.窄通道，13.收缩断面通道，14.水流方向A,15.水流方向B，1-1迎浪侧内室，1-2下连通通道，1-3背浪侧内室。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施

一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤，如图1所示，由浮体内室1、连通管3、浮体2、水力透平组5、锚索7和沉块8构成。浮体内室1位于浮体2内，为浮体2内预留特定形状空腔所形成，在浮体2断面上呈U形排布；如图2所示，浮体内室1根据所形成连通通道的相对位置可分为1-2下连通通道，1-3背浪侧内室和迎浪侧内室1-1，浮体2及浮体内室1断面示意如图3，图4和图5所示；下连通通道1-2采用类槽型减摇水舱设计，下连通通道1-2呈中间收缩于水力透平组5，两端逐渐扩大为宽扁状连通的通道结构，下连通通道1-2中间位置处布置有水力透平组5；浮体内水体6充盈于下连通通道1-2；连通管3为细管状连通结构，将迎浪侧内室1-1与背浪侧内室1-3在浮体2上方相互连通，作为迎浪侧内室1-1和背浪侧内室1-3气体交换的通道；迎浪侧内室1-1和背浪侧内室1-3均为竖直宽扁状通道，迎浪侧内室1-1和背浪侧内室1-3均上部充盈空气，下部充盈浮体内水体6。水力透平组5位于下连通通道1-2收缩形成的中间狭窄区域中，依托轮片10封闭下连通通道1-2。

水力透平组5由涡轮机9、轮片10和两侧凸角状边壁11组成，如图6所示；涡轮机9向外伸轮片10直至下连通通道1-2边壁，涡轮机9两侧所形成的凸角状边壁11以调整涡轮机9附近水流流向；凸角状边壁11布置于涡轮机9两端，使下连通通道1-2自凸角状边壁11开始向涡轮机9方向形成由宽至窄收缩于轮片10的收缩断面通道13，并在轮片10后形成一段呈收缩断面的窄通道12；凸角状边壁11两侧对称布置，形成两端轴对称由宽至窄收缩于轮片10处的收缩断面通道13和轮片后的持续的窄断面通道12。在水流自左侧向右侧运动时，水流自左侧收缩断面通道13逐渐向轮片10流动，推动轮片10进而带动涡轮机9转动，推动轮片10转动做工后的水流通过窄断面通道12流向下连通通道1-2右端；当水流流向相反时，水流自右侧收缩断面通道13逐渐流动向轮片10，推动轮片运动10进而带动涡轮机9转动，推动轮片10转动做工后的水流通过窄断面通道12流向下连通通道1-2左端；水力透平组5采用带有凸角状边壁11的收缩断面设计将水流的往复运动转变为涡轮机9的单向转动。浮体2为预留有中空区域以形成浮体内室1的浮箱式浮体，采用预制钢筋混凝土结构，浮体内室1各处密闭性良好，浮体2内部形成的浮体内室1各内角均作修圆处理；浮体内水体6选用经净化的纯净淡水，浮体内水体6水面设置特定厚度的薄层油层用以将浮体内水体6与空气隔离；浮体通过锚索7锚系至海底的沉块8中，采用平行型松弛式锚泊方式锚泊，每个浮体单元采用1对锚索7锚泊。

一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤的实现方法：

a.安放布置过程；

将防波堤拖放至设计海域，通过锚索7连接至沉块8将防波堤予以固定；结合防波堤建成位置的海洋水文条件及稳定性要求，调节水力透平组5的阻尼大小，并向通过外部通道4向浮体内室1中注入适当数量的水体，封闭外部通道4。防波堤即安放完成投入使用。

b.波浪削减过程；

波浪自外海传播作用至防波堤，浮体2反射部分入射波浪的能量，通过波浪反射衰减波浪能量；通过浮体2与波浪间的摩擦作用将波浪的能量予以衰减，进一步削减波浪能量；浮体2在波浪作用下发生一定幅度范围的俯仰运动，浮体2运动产生与入射波方向相反的辐射波，辐射波、入射波叠加衰减波浪；此外，在浮体2俯仰运动过程中，浮体内水体6振荡运动，并推动水力透平组5运动实现波浪能转化，即通过波浪力做功的能量转化转移过程对入射波能量进行进一步衰减。

c.波浪能转化过程

1)波峰作用至浮体2：波浪作用至防波堤，浮体2产生位移受限的俯仰运动。当波峰作用至浮体2时，浮体2迎浪侧随波峰到来升高，浮体2呈迎浪侧抬升的倾斜姿态，与浮体2相比，浮体内水体6运动呈运动滞后状态，浮体内水体6相对浮体2发生相对运动：以浮体2为参考，迎浪侧内室1-1中水体较原水位降低，背浪侧内室1-3中水体较原水位升高，浮体内水体6沿下连通通道1-2向背浪侧内室1-3运动。浮体内水体6在下连通通道1-2自迎浪侧一端向背浪侧一端运动过程中，浮体内水体6沿收缩断面通道13运动并流经水力透平组5，绝大部分水体沿水流方向A运动，自迎浪侧凸角状边壁11形成由宽至窄的收缩断面通道13流动并经收缩断面后集中水流能量，推动与涡轮机9相连接的轮片10运动，并途经持续一段距离的窄通道12流向背浪侧内室1-3。轮片10转动过程中带动部分水体沿水流方向B运动，自凸角状边壁11在迎浪侧形成的窄通道12由背浪侧向迎浪侧运动。水体因俯仰运动所具有的势能通过水流流经水力透平组5推动轮片10的运动转化为机械能，并通过轮片10运动带动涡轮机9运动发电，进而实现能量向电能的转化转移过程。上述过程即实现波浪能向电能的能量转化过程1)。

2)波谷作用至浮体2：当波谷作用至浮体2时，浮体2迎浪侧随波谷到来降低，浮体2呈迎浪侧下降的倾斜姿态，浮体内水体6相对浮体发生相对运动：能量转移原理与能量转化过程1)相同，但水体运动方向相反。水体推动轮片10运动带动涡轮机9运动发电，实现能量向电能的转化转移过程。上述过程即实现波浪能向电能的能量转化过程2)。

3)循环过程：波浪作用至防波堤，可视为波峰波谷交替作用至浮体2，浮体2在俯仰状态中不停转换，浮体内水体6沿下连通通道1-2向迎浪侧内室1-1、背浪侧内室1-3发生往复交替流动，途径水力透平组5过程中推动轮片10带动涡轮机9运动，并且因凸角状边壁11的存在调整水流流向，使涡轮机9的转动方向在能量转化过程1)和能量转化过程2)中均相同，涡轮机9转动方向保持不变，保持持续单一方向动力输出，并进一步将机械能转化为电能。波浪不断作用至浮体2，上述过程不断重复进行，轮片10带动涡轮机9不间断运动发电，上述过程即实现波浪能向电能的持续能量转化过程。

d.回收过程；

防波堤因故需维修或者维护时，打开外部通道4并将浮体内水体6抽出，解除锚索7及沉块8连接，即可将浮体2运送他处予以维护。再次投入使用时重复步骤a即可。

Claims (5)

1.一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤，其特征在于由浮体内室、连通管、浮体、水力透平组、锚索和沉块构成，所述浮体外部通过锚索连接至沉块锚泊于海床中，浮体内预留空腔作为浮体内室，浮体内室分为背浪侧内室、下连通通道和迎浪侧内室，背浪侧内室、迎浪侧内室的上部区域通过连通管相互连通，下部区域通过下连通通道通；所述下连通通道为中间收缩、两端逐渐扩大的通道结构，下连通通道中间位置处布置有水力透平组，浮体背浪侧设置有外部通道；

所述水力透平组位于下连通通道中，由涡轮机、轮片和两侧凸角状边壁组成：涡轮机向外延伸轮片直至下连通通道边壁，涡轮机两侧布置凸角状边壁；所述凸角状边壁布置于涡轮机两端，使下连通通道自凸角状边壁开始向涡轮机方向形成由宽至窄收缩于轮片的收缩断面通道，并在轮片后形成一段呈收缩断面的窄通道；两侧凸角状边壁关于涡轮机对称布置，形成两端中心对称的由宽至窄收缩于轮片处的收缩断面通道和轮片后的窄断面通道；所述水力透平组阻尼可调节。

2.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于所述浮体内室在浮体断面上呈U形排布；迎浪侧内室和背浪侧内室均为竖直宽扁状通道。

3.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于所述外部通道布置于浮体背浪侧，用于浮体内室的充排水需求，外部通道封闭时即封闭浮体内室，保持浮体内室气密性良好；浮体内室的水量低于连通管所在高度。

4.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于所述浮体内水体选用纯净淡水，浮体内水体水面设置薄层油层。

5.一种权利要求1所述兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤的工作方法，其特征在于步骤如下：

a.安放布置过程；

将防波堤拖放至设计海域，通过锚索连接至沉块将防波堤予以固定；调节水力透平组的阻尼大小，并向通过外部通道向浮体内室中注入适当数量的水体，封闭外部通道；

b.波浪削减过程；

波浪自外海传播作用至防波堤，浮体反射部分入射波浪的能量，通过波浪反射衰减入射波浪能量；通过浮体与波浪间的摩擦作用将波浪的能量予以衰减，进一步削减波浪能量；浮体在波浪作用下发生一定幅度范围的俯仰运动过程，浮体运动产生与入射波方向相反的辐射波，辐射波、入射波叠加衰减波浪；在浮体俯仰运动过程中，浮体内水体振荡运动，并推动水力透平组运动实现波浪能转化，

c．波浪能转化过程

1）波峰作用至浮体：当波峰作用至浮体时，浮体迎浪侧随波峰到来升高，浮体呈迎浪侧抬升的倾斜姿态，浮体内室中水体相对浮体发生相对运动：水体沿下连通通道向背浪侧内室运动，水体在下连通通道自迎浪侧一端向背浪侧一端运动过程中，水体沿逐渐收缩的断面运动并流经水力透平组，水体自迎浪侧凸角状边壁形成由宽至窄的收缩水力通道流动并经收缩断面集中水流能量，推动与涡轮机相连接的轮片运动，并途经持续一段距离的窄通道流向背浪侧内室；水体因俯仰运动所具有的势能通过水流流经水力透平组推动轮片的运动转化为机械能，并通过轮片运动带动涡轮机运动发电，进而实现能量向电能的转化转移过程；

2）波谷作用至浮体：当波谷作用至浮体时，浮体迎浪侧随波谷的到来降低，浮体呈迎浪侧下降的倾斜姿态，浮体内室中水体相对浮体发生相对运动：水体沿下连通通道向迎浪侧内室运动，水体在下连通通道自背浪侧一端向迎浪侧一端运动过程中，水体沿逐渐收缩的断面运动并流经水力透平组，水体自背浪侧凸角状边壁形成由宽至窄的收缩水力通道流动并经收缩断面集中水流能量，推动与涡轮机相连接的轮片运动，并途经持续一段距离的窄通道流向迎浪侧内室，则在轮片转动过程中带动部分水体自凸角状边壁在背浪侧所形成的窄通道由迎浪侧向背浪侧运动；水体推动轮片运动带动涡轮机运动发电，实现能量向电能的转化转移过程；

3）循环过程：波浪作用至防波堤，可视为波峰波谷交替作用至浮体，浮体在俯仰运动状态中不停转换，浮体内室中水体沿下连通通道向迎浪侧内室、背浪侧内室发生往复交替流动，途径水力透平组过程中推动轮片带动涡轮机运动，并且因凸角状边壁的存在归顺水流流向，使轮片转动方向在步骤1）和步骤2）中均相同，涡轮机转动方向保持不变，保持持续单一方向动力输出，并进一步将机械能转化为电能；波浪不断作用至浮体，上述过程不断重复进行，轮片带动涡轮机不间断运动发电，上述过程即实现波浪能向电能的持续能量转化过程。