我国与四大海域相邻,广阔的海域面积已经达到470万平方千米,同时海洋污染日益严重。为了提高海洋综合治理水平,需对我国海域进行全方位持续监测。水下无线传感器网络,由多个传感器节点组成,可以进行分布式远程监测。该技术作为一种新兴的检测手段,已经用于海洋监测领域。海洋持续监测工作对海洋立体监测网络自身的能量提高了需求。然而,监测节点内电池能量有限,且在海洋环境下很难对传感器节点充电。因此,需要设计一种能量收集装置来给监测节点补充能量,以延长立体海洋监测网络寿命。针对上述问题,本文首先通过分析国内外海流能研究现状及相关技术的发展,结合实际的方案需求,同时考虑到所需零部件尺寸,对能量收集装置的整体结构进行设计,其中主要包括叶片的三维造型、密封舱的尺寸、自适应尾翼的外型、深度调节模块和能量收集模块。该装置通过收集水平轴海流能对监测节点提供能量,同时可以使叶片自适应海流方向,且装置可以调整在海洋中的深度。其次对装置的整体结构和叶片进行水动力学仿真分析,在不同海流方向的工况下对整体装置进行仿真实验,验证装置是否具备自适应海流的功能,在不同海流方向的工况下对能量收集装置的形变以及应力进行分析,验证装置整体的强度。同时使用流固耦合对叶片进行分析,计算叶片承受的流体动力作用载荷,分析叶片上应变的分布状况,验证叶片强度,并使用模态分析的方法来检验叶片固有振动频率是否满足要求。然后搭建发电机的测试台,测试装置使用的发电机在不同负载下的性能,并得出了转速、转矩、电压和电阻间的相关曲线图。同时制作完成能量收集装置的中部样机,通过水池实验,测试装置在不同流速下叶片的转速和装置在30°水平夹角工况下装置整体回航的时间。最后根据能量收集装置的深度调节模块建立了主动升沉补偿控制策略,调整装置整体在海水中的深度及工作时长,详细地介绍了自适应占空比调节策略,同时在MATLAB中对自适应占空比调节策略进行了分析和验证。