近年来,随着海洋战略的提出和海洋经济的蓬勃发展,对海洋能的开发和利用得到了广泛的关注。水轮机桨叶是潮流能捕获的关键部件,其水动力研究主要集中在高流速海况,而我国绝大部分海域平均流速不足1m/s,以压差升力作为驱动的NACA翼型桨叶适用条件有限,因此对于低流速海域的潮流能捕获桨叶研究具有重要意义。本文主要基于亚低速海域(通常指小潮最大流速小于1m/s,大潮最大流速小于1.5m/s)的潮流能捕获桨叶进行研究,根据实验对比分析了亚低流速下不同类型桨叶的捕能效果,绘制了功率系数曲线,并根据曲线对Savonius型桨叶进行了优化与海试实验。研究工作包括以下两个方面:其一,在传统升力型桨叶的基础上结合了亚低流速下水流冲击阻力对于桨叶的影响分析,提出一种新的薄壁型桨叶,建立了适合于亚低速潮流能捕获的水平轴桨叶的升阻复合水动力学模型。并以此模型为基础,根据海试基地——渔山列岛海域的潮流流速特性,进行优化与建模,并研制了用于此海域的水平轴薄壁翼型桨叶以及同等条件下的NACA翼型对比桨叶。同时,设计相同叶尖速比条件下的Savonius型垂直轴纯阻力型桨叶,采用桨叶综合实验测试系统,对三者的捕能功率特性分别进行测试,根据实验结果绘制了三种类型桨叶流速与功率捕能系数曲线。其二,依据实验结果,基于计算流体力学(CFD)仿真,对水平轴薄壁翼型桨叶、水平轴NACA翼型桨叶、垂直轴Savonius型桨叶在亚低流速下的压力场和速度场进行分析,分析讨论三种类型桨叶的力学与运动特性。针对0.8m/s来流速度下综合表现最佳的垂直轴Savonius型桨叶进行进一步优化,利用重叠率作为优化参数,选取0-0.3中的五组不同重叠率,在0.4-1.3的12种不同叶尖速比下进行仿真模拟,共进行60组仿真得到Savonius型桨叶叶尖速比与功率系数曲线。经不同重叠率的对比仿真分析,发现重叠率为0.15时捕能效果最好,研究结果应用于宁波象山海洋牧场的自供能系统。最后,对优化结果进行实验验证,在海试平台上研究优化前和优化后的桨叶的发电功率以及功率系数,验证了所提出的设计理论和翼型在亚低速海域的优秀性能。该研究为将来低流速海域水轮机的研究起到推动作用。