叶片是水平轴潮流能水轮机的核心部件，其效率的高低对潮流能的利用率有着重要影响。目前，众多研究者对潮流能水轮机叶片的性能优化进行了积极探索，而鲨鱼经过漫长的自然进化成为海洋鱼类中游速较快的杰出代表，其外形结构和运动方式都非常适合水下生存，具有超凡的水中运动能力。生物学的研究表明，鲨鱼的这种游动能力主要得益于其尾鳍和胸鳍的性能。本文拟将鲨鱼鳍的优异水动力性能应用于水平轴潮流能水轮机叶片，以期从仿生学角度提高水轮机性能。本文以成年的黑印真鲨为研究对象，利用逆向技术，通过三维光学扫描仪取得了鲨鱼鱼鳍的三维坐标，得到了鲨鱼鱼鳍的样本点云数据和鱼鳍生物特征，通过逆向软件模块对原始数据的处理，得到了鱼鳍叶片曲面，建立起鲨鱼鳍的三维数字模型，从而得到水平轴潮流能水轮机叶片的仿生模型。应用计算流体力学CFD和WORKBENCH软件对仿生叶片进行水动力性能分析，研究了仿生叶片的功率系数和流场特性，得到了不同工况下的叶片的转矩和功率，得出了使仿生鱼鳍叶片获能系数最高的桨距角，从而确定了建立仿鱼鳍水轮机模型所需要的唯一变量——叶片弦长跟叶轮旋转平面之间的位置关系，建立起仿鲨鱼胸鳍、尾鳍水轮机三维模型。进而采用CFD方法模拟了两种仿生叶轮的水动力性能，得到了仿生叶轮的性能参数跟流场分布。基于本科研团队先前根据传统叶素动量理论设计出的水轮机，与仿生水轮机进行水动力性能对比分析。数值模拟深层揭示仿生叶片在额定外部水流条件下的压力跟速度分布。得到结论：仿鱼鳍水轮机在低尖速比一定范围内获能系数高于标准叶片，仿胸鳍叶轮在更多尖速比范围内优于仿尾鳍叶轮，获能更大；从扭矩系数角度分析，在同工况下，仿生水轮机扭矩系数低于标准水轮机，说明实际运行中需要更大的水流速启动仿生水轮机。在低尖速比范围内，仿生水轮机在一定工况内可以有效提高水轮机能量效率，增加发电量，但轴向力也相应增加，压力分布不稳定。在实际工程应用中要按照需求综合平衡考虑。根据以上成果，论文进行了仿生鱼鳍叶轮的模型加工制作（根据第三章得出的叶轮最优桨距角）、实验测试的装备、控制系统，实验方案和测试内容。对仿生鱼鳍叶轮进行了水动力性能测试，以标准叶片作为对比，从实验角度对仿生叶片的性能进行了分析，实验结果与数值仿真结果数据相吻合，趋势具有一致性，数值仿真结果相对正确。这些研究测试方法和结论对仿生学应用于潮流能水轮机的后续研究提供了参考价值。本文的研究为潮流能水轮机叶片的研究提供了新思路，对潮流能的开发和推广应用具有一定积极作用和指导意义。