在海洋工程和港口与近海工程实验研究领域,研究人员通常采用实验室水槽造波技术来模拟海洋波浪,波浪的模拟是一种重要的实验技术,而造波机是进行水槽实验的必备实验装置。根据造波板运动形式的不同,可以分为平推式和摇摆式造波机。平推式和摇摆式造波机由于造波原理不同,其力学性能和波浪特征参数也各不相同,由于实验要求的复杂性和多样性,在实验需要不同的波浪时,单一运动形式的造波机已不能满足要求。为适应不同的实验要求,本文结合平推式和摇摆式造波机的性能特点,提出了一种新型组合式造波机方案,并对其进行了仿真分析及其优化方法的研究,为研究人员开展造波实验提供了重要的指导参考意见。本文进行了如下研究工作:针对秦皇岛近海海域7、8月份海浪浪高特点以及实验需要,以微幅波理论为基础,对平推造波和摇摆造波两种工作模式的主要设计及工作性能参数进行理论分析与推导,得到两种造波模式的速度势函数、波高与行程比值等重要公式,对两种造波理论有了统一性的认识和比较。利用MATLAB 2016 M语言建立了推导结果的数学模型,通过调用多种函数并配合使用不同算法详细比较了两种造波模式在主要设计参数上的差异,计算得到平推造波和摇摆造波两种工作模式的主要设计及工作性能参数。确定了组合式造波机的组成和结构,以SolidWorks为建模工具,进行了组合式造波机机械结构设计。利用ANSYS Workbench 17.0对组合式造波机的两种工作模式下各3个工况进行仿真分析,根据仿真计算结果,验证了初步方案的可行性。以组合式造波机仿真分析为算例,对其关键组成零件在装配体模式下进行了优化设计方法地探索性研究。通过拓扑优化,对导轨支架进行了形状上的改进,得到了结构更加简单、质量更轻的设计方案;克服并解决了在装配体模式下对造波板调用响应面模块进行尺寸优化设计中的难题,减轻了造波板质量。并在此基础上总结出了针对复杂装配体的通用可行性优化方法。