本文以一种新型悬浮式轴流潮流能水轮机结构为研究,基于商业软件ANSYS Workbench平台的多个模块,设计计算流程,分析水轮机叶轮的流-固耦合方法和参数化设计方法,重点研究了水轮机叶片的压力脉动、叶轮疲劳和水轮机叶轮的优化这三方面。首先,基于单、双向流固耦合方法,对水平轴潮流能水轮机的叶轮实施三维数值模拟。以研究水轮机周围流场的非定常流动,得出在三种不同工况下水轮机叶轮的应变特征、各监测点的水压力脉动特性和频域振动特性。其次,基于ANSYS Workbench平台并利用流固耦合方法与疲劳寿命仿真相结合的方式,来综合分析水轮机叶片的疲劳寿命,大大简化了疲劳寿命计算的复杂步骤。流固耦合方法使流体与固体之间可以通过数据进行相互传递,从根本上解决了在曲面的叶片上加载疲劳载荷时的困难,减小了利用等效替代方法计算疲劳载荷时所带来的误差。提取瞬态过程中水轮机叶片上的危险点的动应力随时间变化的历程,再将其转化为等效应力之后加载为动应力时间历程进行求解计算。最后,把水轮机的转动惯矩、转速、与来流速度通过优化算法结合起来综合计算,为水轮机的设计提供设计依据。同时可从整体上优化水轮机能量利用效率,使其效率最大化,降低水轮机的使用成本,提高悬浮式水平轴潮流能水轮机整体性能的竞争力。