传统能源紧缺、环境污染严重、全球气候变化等问题日益突出,人们将目光投向了占地球总表面积70%以上的海洋,同时各个国家对海洋可再生能源关注急剧升温。新型的海洋能转换装置层出不穷,其中最具代表性的是波浪能和潮流能。纵观世界海洋能技术应用现状,国外起步较早,技术成熟,并形成装机容量、总体转化效率、装置运行稳定性等一系列评判指标。针对于潮流的涨落与流动往复特点,潮流能发电装置获能有限,而我国海洋能技术处于小规模应用阶段,与国外存在差距。因此,如何设计一种捕获往复来流且获能高效的发电装置成为本文的研究关键。本文以改善获能效率与双向捕获能量方法为目标,采用直驱式发电装置结构,重点从叶轮结构出发,设计一种基于S翼型叶轮的双向浪流发电装置,并通过仿真实验与水槽试验进行可行性与有效性验证。首先总结现有的潮流能发电装置特点,分析获取双向捕获能量的水轮机参数,提出研究路线;介绍翼型理论、叶片设计基本理论,分析翼型库中大量翼型,详细对比不同系列翼型及同系列不同编号翼型的随攻角与翼型厚度变化的升力系数、阻力系数及升阻比值,同时采用仿真研究对比验证有关翼型的不同攻角与厚度情况下表面压力及速度矢量变化,选择五位数系列翼型作为基础研究翼型。在BEM理论的基础上,公式进一步推导研究,得到与叶片表面摩擦系数及设计尖速比相关的功率系数、转矩系数、升力系数及推力系数的极限性能,为叶轮设计参数选取提供参考。构造新的S翼型,通过力学性能及水动力性能分析,获取最佳攻角与推理公式,借鉴传统水轮机叶片设计方式,运用Matlab软件计算出优化后的叶片形状,坐标变换导入UG软件中建出叶轮模型。运用CFD法,利用Fluent模块,采用基于UDF法的被动性滑移网格模型仿真叶轮,根据叶轮三维模型分析其重心与转动惯量,编译UDF文件;通过模拟不同工况下叶轮的水动力性能,设置相反的入口流速,获取叶轮的表面压力分布、旋转域压力分布及尾部流场速度分布,验证叶轮的双向吸收能力、叶尖绕流及尾部涡流效果。选择实验地点,根据实际实验环境与条件,制作小规格模型样机,制定详细的水槽试验方案,完成重要参数的测量,分析与处理实验数据,验证水轮机的整体稳定性及数值模拟的正确性。