海洋监测浮标是进行海洋观测,获得海洋参数的重要工具。传统海洋浮标单纯采用蓄电池来进行能量供给,存在工作寿命较短,更换电池不方便等缺点。利用可再生能源,延长浮标在海上工作寿命,是目前众多研究者关心的问题。本文提出了一种位于浮标内部的能量收集装置,可以收集浮标在海面上摇晃过程中的动能,并以液压能的形式储存在浮标内。当浮标受风浪影响需要调整其朝向时,可将该部分能量释放出来,驱动浮标朝向回转机构动作,调整浮标朝向,从而达到减小浮标电池能量消耗,延长浮标一次工作寿命的目的。本文首先通过实验得到了浮标在四级海况下的摇晃运动方程,完成了浮标能量收集装置机械结构和液压回路的设计,并阐述了该能量收集装置将浮标动能转化为液压缸机械能,再转化为蓄能器内液压能的能量转换过程以及该装置的基本工作原理。随后,本文通过CFD数值模拟的方法,对能量收集装置内的摆板在水舱计算域流场中的摆动情况进行了仿真研究,通过仿真结果得到摆板运动功率及能量俘获效率两个参数,表明该装置中的摆板具有一定的能量俘获功能。随后通过网格独立性验证和实验验证,证明摆板摆动情况仿真结果的可靠性。本文进一步通过改变摆板材质,水舱液面高度,浮标摇晃方向及运动状态等参数,分析不同参数的变化对摆板摆动幅值及功率的影响,得到摆板具有最佳摆动功率及幅值时的参数。然后,本文对浮标能量收集装置内的液压系统进行研究。通过AMESim软件完成液压仿真,确定满足实际工况要求时的液压元件基本参数,并得到液压马达对浮标朝向回转执行机构的输出转矩和转动角度。之后,根据本文设计的液压系统,计算得到液压缸对摆板的实际负载阻力,并根据该阻力对摆板在流场中的摆动情况重新进行仿真,得到摆动在实际负载阻力下的摆动幅值和摆动时间。最后,本文搭建该能量收集装置水舱及摆板的实际模型。通过六自由度平台模拟浮标在海面上的摇晃,得到摆板在流场中受到的阻力矩,从而通过实验验证本文提出的浮标能量收集装置可以有效俘获浮标摇晃产生的能量。