对于垂直轴水轮机水槽试验,由于水槽工作段尺度较为有限,水槽阻塞效应、三维效应和自由液面效应的影响不可避免,导致水轮机试验性能发生了异常变化。现有研究没有对水槽阻塞效应进行全面系统的分析,且缺乏统一修正上述效应的水轮机试验性能修正模型,因此研究水槽阻塞效应、三维效应和自由液面效应对水轮机性能的影响规律及其修正方法,具有重要的实际意义。首先,介绍了垂直轴潮流能水轮机的受力特性、工作原理和主要无量纲参数。通过粘性CFD数值模拟方法,从网格无关性和时间步长无关性的角度,验证了垂直轴水轮机二维、三维数值模拟方法的有效性。水槽阻塞效应可分为侧壁阻塞效应和池底阻塞效应进行研究。通过二维数值模拟方法,研究了侧壁阻塞效应对水轮机性能与载荷的影响规律,研究表明,侧壁阻塞效应的无量纲影响参数为阻塞比、密实度和速比;当阻塞比小于0.083时,侧壁阻塞效应对水轮机能量利用率无影响。然后,通过三维数值模拟方法,研究了三维效应、自由液面效应和池底阻塞效应对水轮机性能的影响规律,研究表明,三维效应的无量纲影响参数为展长半径比或展弦比;当展长半径比为6或展弦比为20时,此时三维效应对水轮机性能的影响已经较小;自由液面效应的无量纲影响参数为浸深展长比或浸深弦长比;当浸深展长比为0.1或浸深弦长比为0.6时,此时自由液面效应对水轮机性能的提升最为显著;池底阻塞效应的无量纲影响参数为池底距展长比或池底距弦长比;当池底距展长比为2或池底距弦长比为13.33时,此时池底阻塞效应对水轮机性能的影响已经较小。最后,分别给出了侧壁阻塞效应、三维效应、自由液面效应和池底阻塞效应下的水槽试验性能修正公式,总结出了一个可以综合修正上述效应的水槽阻塞效应修正模型。本文研究揭示了水槽阻塞效应、三维效应和自由液面效应的主要无量纲影响参数,为各型垂直轴水轮机提供了上述三种效应影响下的水槽试验性能修正方法及其流程,还为“万向二代”水轮机提供了上述三种效应影响下的水槽试验性能修正公式,因此具有较大的研究意义和实用价值。