防波堤是一种海岸防护工程结构物。它通常用来抵御波浪,保护海港内其它结构物和保障船舶进出港的安全。传统防波堤都是坐底式的,当水深增加时,防波堤的造价会急剧增大,建造困难并且导致港内泥沙淤积。而浮式防波堤,因为其有效的消波性能、低廉的造价、结构的可移动性以及环保性,已经越来越受到人们的关注。因此,在全世界范围内,浮式防波堤的研究对于港口防护工程是一项关键技术。本文自主设计了三种不同构型的浮式防波堤,对其水动力性能与消波性能展开了研究。本文的主要研究内容包括:1.通过文献调查了解国内外研究成果和工程实例,根据目标海域的海况,确定了浮式防波堤的主尺度参数,并设计了三种不同构型的浮式防波堤:圆筒型、板架型和网笼型,并对这三种构型的浮式防波堤展开了研究。2.对圆筒型浮式防波堤进行了详细设计,给出每一部分的具体参数,并设计配套的系泊系统。应用水动力软件ANSYS-AQWA分别建立单个和整体的数值模型,在频域内计算透射系数,并在时域内计算运动响应和系泊缆张力,与规范进行对比,验证可行性。3.由于设计的浮式防波堤构型含有大量柔性结构,难以数值模拟,故需要进行断面试验。根据相似性理论,确定模型的参数,并设计试验方案,研究不同波高和不同波浪周期对每个模型的消波性能和水动力性能的影响。4.通过对比主尺度相同但构型不同的三种浮式防波堤,研究不同构型对消波性能和水动力性能的影响,得到较优的构型设计。5.通过对比三种不同的圆筒型浮式防波堤,研究防浪网和防浪球对消波性能和水动力性能的影响。6.通过对比三种不同的板架型浮式防波堤,研究开孔和开孔程度对消波性能和水动力性能的影响。7.通过对比三种不同的网笼型浮式防波堤,研究不变吃水的情况下增大堤高和增大两浮体间距对消波性能和水动力性能的影响。结果表明,网笼型浮式防波堤是较优的构型设计。对于圆筒型浮式防波堤,防浪网和防浪球的应用有效地提高了消波性能,但增大了横荡幅值和系泊缆张力。对于板架型浮式防波堤,开孔结构能提高长波下的消波效果,并且大幅地减小运动响应和系泊缆张力。对于网笼型浮式防波堤,吃水不变增大堤高对浮式防波堤的性能并无显著影响,但增大两浮体的距离可以提高短波的消波性能,并减小运动响应和系泊缆张力。