随着传统能源的消耗和环境保护要求的增加，作为一种清洁而且储量充足的可再生能源，许多国家对潮流能的开发利用也越来越关注。水平轴潮流能水轮机作为常用的捕能装置，它将潮流能转化为自身叶轮的动能并带动发电机做功发电。其中，叶片是叶轮的关键部件，其性能的好坏直接影响着叶轮的捕能效率，这也使得对叶片的优化设计及其性能的分析变得尤为重要。本文参照实验室现有简单潮流能水轮机模型，运用数值模拟和理论计算的方法开展了叶片翼型性能、叶片设计以及叶轮水动力性能与结构性能的分析研究。主要包括以下内容：首先，综述了国内外大量的潮流能水轮机研究相关的文献资料，对世界各国潮流能开发技术和一些相关工程项目的基本情况进行了介绍；其次，参照螺旋桨、风力发电等装置的叶片设计，基于叶素—动量理论，以达到能量的最大捕获为目的，得出潮流能水轮机叶片设计的数学模型，给出了对叶片进行设计的基本步骤；运用CFD技术预测了叶片翼型水动力性能，探讨了边界层网格划分对于数值模拟计算精确性的影响，同时得到其相关的升、阻力系数与压力系数曲线、压力分布及流线图，为后期设计叶片奠定基础；然后，运用MATLAB软件计算出叶片各截面翼型的相关参数，并且对求出的各截面翼型的弦长、扭角进行了修正以使叶片结构能够光滑过渡；根据所得叶片结构参数，分别以翼型前缘和翼型最大厚度为基准，运用SolidWorks软件建立了两种叶片几何模型，同时建立了相应的叶轮几何模型；最后，运用CFD方法对两种叶轮模型在设计流速下工作时的捕能效果进行了探讨、对比，获得捕能效果较优的一种叶轮模型，并对其在一定流速范围内进行了流固耦合分析，得到了相应的功率和轴向推力曲线、捕能系数和轴向推力系数曲线；同时，对叶轮结构性能也进行了分析，获得了叶轮结构的应力及变形分布。这些结果均可以为叶轮结构的设计提供重要的参考依据。