近年来国家对海洋资源逐渐重视,建设海洋生态牧场,打造“蓝色粮仓”成为了国家海洋强国战略的重要一环。然而在海洋生态牧场建设中,过大的风浪很容易导致养殖鱼群碰到网衣而擦伤,并容易导致网箱、平台等海洋设施的损毁。如何提高和保障海上设施的安全是一个亟待解决的问题。本文针对Savonius叶轮结构相对简单、可靠性高、转速稳定的优点,构建以Savonius叶轮阵列为主体的浮式防浪堤系统,研究关键部件Savonius叶轮的发电、消波和鲁棒性。一方面,设计单向开口阀结构,并构建不同叶片形状的Savonius叶轮水动力学模型,利用数值模拟仿真和实验探寻提高Savonius叶轮的波浪捕获效率的方法。另一方面,通过Savonius叶轮波浪捕获转换发电与波浪耗散消波耦合的方式来提高Savonius叶轮的抗浪性能,研究柔性Savonius叶轮的消波特性和抗冲击性能,提高防波堤系统自身的鲁棒性。本文首先采用Realizable k-ε湍流模型建立二维数值波流水槽,结合实验室已有的波流水槽进行对应的实验测试,为后续数值模拟与实验探究提供基本条件;为了提高Savonius叶轮能量捕获效率,本文提出了一种单向开口阀式Savonius转子设计,建立了该转子的三维数值模型,仿真分析转子叶片开口率、曲率等参数对水轮机性能以及减流效果的影响;其次针对实际海况,研究不同叶片形状的Savonius水轮机波浪捕获以及消波性能的耦合机理,采用数值模拟和实验的方法在二维数值波浪水槽中研究了不同工况下各转子形状对Savonius叶轮转速、波浪捕获性能以及消波效果的影响;最后建立叶轮的波浪捕获转换-波浪耗散-锚系耗散三者间的能量分配模型,利用实验室造波水池,搭建实验平台,分析桨叶的波浪发电捕获性能-消波性能-鲁棒性之间的耦合作用机理。通过本文的研究,以期通过柔性开口阀式Savonius叶轮的设计和波浪捕获转换消波方式实现防波堤抗浪性能的有效提高,并提供相关理论依据和技术支撑。