应对气候变化和海上活动扩张对海洋保护的日益增长的需求，推动了对各种解决方案的兴趣。浮式防波堤（FBs）作为一种有前景的选择应运而生。它们可以在岸上制造，拖运到目标位置，并以相对较低的成本安装。FBs还可以重新定位，以适应季节性或运营需求，用于永久性海岸防御和临时操作。然而，FBs的保护性能通常低于基于基础的防波堤，尤其是在长波条件下。在严重波浪条件下提高FB的保护性能至关重要。保护性能主要取决于FB的波浪衰减能力，这受到结构下方波浪散射和运动引起的波浪辐射的综合影响。通过增强波浪反射和耗散以及抑制波浪辐射可以改善波浪衰减（He等人，2024年）。
由于其简单的几何形状和直接的建造方式，箱型FBs已被广泛研究。根据Dai等人（2018年）的研究，在波浪与FB相互作用时，涡旋主要集中在底部角落，表明优化角落可以增强FB的波浪衰减性能。Liu等人（2019年）研究了带翼FB的波浪耗散机制，发现其反射和耗散系数更高，波浪衰减效果优于箱型FB。Masoudi和Gan（2021年）研究了一种双腿FB，并探讨了腿大小和角度对波浪传输的影响。腿大小对波浪传输的影响可以忽略不计，而腿角度则有显著影响。在相同重量下，翼型FB的波浪衰减性能比箱型FB提高了35%。Mao等人（2024年）研究了结构尺寸对翼板FB波浪衰减的影响，发现在入射波周期T < 8秒的规则波中，其波浪衰减效果更好，而在T > 9秒时则大大减弱。翼长和角度显著影响短波中的波浪衰减。Yuan等人（2024年）研究了一种小翼型FB，并比较了四种配置，包括四翼、下翼和上翼FB。与箱型FB相比，四翼配置显著降低了响应振幅（RAOs）并改善了波浪耗散。Wu等人（2025年）研究了一种带有开口、弧形翼和水平板的FB。板高度和波浪条件决定了其波浪衰减性能。
为了模拟波浪-结构相互作用，使用了多种CFD方法，包括Ansys Fluent（Li等人，2022年）、OpenFOAM（Chen等人，2022a年）、Reef3D（Miquel等人，2018年）、Star-CCM+（Mao等人，2024年）和DualSPHysics。DualSPHysics基于无网格的平滑粒子流体动力学（SPH）方法。DesignSPHysics作为DualSPHPhysics的图形界面，使其能够与MoorDyn耦合。Luo等人（2021年）回顾了SPH方法的进展和挑战，Lyu等人（2022年）回顾了其在海洋能源设备中的应用。SPH已应用于模拟带有系泊系统的复杂FB几何形状。Domínguez等人（2022年）通过实验验证了DualSPHysics-MoorDyn模型，Liu等人（2019年）分析了多翼FB的波浪衰减。
为了提高各种浮动结构的性能，开发并应用了许多优化技术。Sykes等人（2023年）回顾了关于浮动风力系统的多目标优化研究。Shafieefar和Rezvani（2007年）使用基于遗传算法（GA）的方法优化了浮动平台的系泊设计。该方法旨在在满足系泊线安全相关设计约束的同时最小化平台运动响应。Patil等人（2012年）开发了一种混合GA调优的支持向量机（SVM）模型来预测浮动管道防波堤的波浪传输，并使用GA方法优化了SVM模型。Mao等人（2024年）提出了一种基于GA的参数化缩放优化方法，并优化了翼板FB的波浪衰减。Wang等人（2025年）结合拉丁超立方采样（LHS）、深度神经网络（DNN）和非支配排序遗传算法III（NSGA III）提出了浮动风力涡轮机的设计框架。优化了系泊线张力和成本以及平台运动。
上述发现揭示了某些研究空白，并为本研究提供了见解，本研究专注于与以往研究（Masoudi和Gan，2021年；Mao等人，2024年）中类似的翼型FB。根据Masoudi和Gan（2021年）的研究，双腿FB被认为是传统箱型FB的更好替代品，并探讨了几何参数对波浪衰减的影响。然而，它们对运动响应和水动力系数的影响尚未得到充分探索。翼型FB的波浪衰减性能仍有改进空间，特别是在长波条件下（Mao等人，2024年）。此外，平衡波浪衰减和材料成本（主要由横截面积决定）需要优化以确保实际应用性。
为了解决这些问题，本研究研究了带有悬链线系泊线的翼型FB的水动力特性。建立了一个基于二维（2D）SPH的数值模型，并通过先前实验进行了验证（Liang等人，2022年）。系统地采样了五个几何参数，包括宽度（W_FB）、吃水深度（D_FB）、翼高（H_wing）、翼宽（W_wing）和翼角（A_wing），并使用SPH方法生成了数值数据集。在相当于地中海100年重现期的极端波浪条件下，使用SVR-GA优化框架来最小化横截面积（Area），同时限制翼型FB的透射系数（k_t）。分析了翼型FB的RAOs和水动力系数对几何参数的敏感性。研究了波浪条件对k_t、RAOs和箱型及翼型FB的涡度场的影响。
本文的其余部分如下。第2节定义了问题并概述了优化框架。第3节描述了SVR-GA优化框架的方法论，第4节介绍了水动力数值模型的方法论。第5节介绍了一个案例研究并验证了数值模型。第6节展示了翼型FB的优化结果，并分析了其水动力性能对几何参数和波浪条件的敏感性。最后，第7节总结了主要发现并讨论了未来的研究方向。
