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摘要
针对传统铰接浮体波能转换器捕获效率低、频带窄的瓶颈，提出一种新型高效波能捕获仿生非线性连接结构。该连接结构具有转动负刚度效应，可起到被动相位控制作用，提高系统的波能捕获效率。首先，基于海蛇脊柱骨结构的柔性约束机理，设计了一种高效波浪能捕获仿生连接结构，该结构由球窝结构、球头、翅状突出物和类肌肉柔性结构组成；其次，基于线性波浪理论和Cummins方程，建立两模块非线性波能转换器的动力学模型，并采用谐波平衡法解析求解非线性控制方程；最后，开展了数值模拟研究，分析了规则波激励下该新型波能转换器的波能转换特性。结果表明：通过引入新型高效仿生连接结构，可有效降低系统的等效固有频率；当连接器的负刚度结构调整到合适参数时，系统的弹性力可以在纵摇相平面上形成一个椭圆势阱，其椭圆势阱的长轴接近铰接浮体系统相对纵摇运动的模态方向，由此驱动两个模块的相对纵摇运动趋于反相，起到被动相位控制的作用。
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单位湖南大学; 中国船舶科学研究中心
