为了更好地认识海洋、经略海洋,推动海洋信息化建设,发展海洋仪器、提高海洋观测手段是其中最主要的方法。锚泊浮台可用于搭载多种海洋仪器,但由于传统供电手段续航能力较弱,找到一种可持续的、稳定的能源供应,成为我国海洋仪器推广使用、海洋信息化建设亟待解决的问题。结合我国海洋能资源分布及地方区位优势,因地制宜开展海洋能开发利用,是解决此问题的有效途径。本次研究选择潮流能作为海洋仪器装备的主要供能方式,将潮流能水轮机阵列与锚泊浮台进行一体化建造,探讨多变量、多因素下的潮流能水轮机组阵列优化,用以解决锚泊浮台搭载的海洋仪器设备供电问题。全文共包括六个章节。第一章介绍课题研究的背景及意义,总结国内外相关研究,分析潮流能发电技术、潮流能水轮机阵列的研究进展和现状。第二章对水轮机性能研究所涉及的理论进行阐述及推导,并指出尾流效应的研究对于水轮机阵列排布方式的指导性;确定翼型截面参数,通过坐标转换,利用SOLIDWORKS建立水平轴水轮机几何模型。第三章对CFD方法进行概述,包括控制方程、湍流模型的选择,设置边界条件和求解器,对单个水轮机尾流结构变化、湍流强度进行分析,将仿真结果与试验实测数据进行对比,结果显示两者误差控制在5%以内,证明了数学模型的可靠性。第四章研究阵列结构对潮流发电场的影响。为了确定合理的阵列排布方案,减小尾流效应对水轮机性能的影响,分别对串列水轮机组、并列水轮机组以及交错水轮机组设置多组工况,在FLUENT中进行数值模拟计算。探讨阵列结构对机组阵列尾流场的影响规律,为后续水轮机阵列排布方案的设计供参考依据。第五章研究浮台立柱对潮流发电场的影响。设计提出两种阵列排布方案。建立潮流、水轮机阵列及锚泊浮台立柱相互作用的三维流固耦合模型,在浮台底部甲板处的有限空间内,分析浮台立柱扰流对水轮机尾流场流速干扰、叶片受载情况、功率输出特性的影响,对比5台固定式潮流能水轮机采用不同阵列排布方案时的水动力性能,选取较优排布方案。第六章分析水轮机阵列干扰。为了进一步优化锚泊浮台水轮机阵列的性能,研究偏航工况和水轮机旋转方向对尾流结构和阵列性能分布的影响,分析对比不同排布方案的抗干扰能力,比较得出最优布局方案。研究表明:偏航角越大,水轮机阵列输出功率损失越严重,方案一抗干扰能力明显优于方案二;叶片旋转方向相反时,会整体提升阵列水动力性能。方案一水轮机阵列,按照相邻水轮机旋向相反布置时,阵列输出功率达到本次研究的最大值。最后对全文进行总结,提出本文研究的主要创新点,对今后的研究提出展望。