由于各个国家越来越快的发展进程和人口的日益增加,能源问题越来越成为被关注的世界性根本问题。传统化石能源不仅正在逐渐枯竭,也带来越来越多的环境问题。因此,海洋能源的开发和利用,已经成为目前科学研究的热点问题。本课题结合国家海洋可再生能源开发的战略,以山东省环保科技型和谐海岛建设为依托,针对长岛县岛上居民用电问题,设计了一种便于安装布放、维修维护的新型双向潮流能发电装置,并对该系统进行了理论研究和试验验证,论证了方案的可行性。本文主要分为四部分。第一部分为绪论部分,主要介绍课题研究的背景,论证了潮流能在诸多海洋能源中的可靠性,介绍了国内外潮流能应用技术的研究现状。第二部分为潮流能涡轮叶片设计及数值计算部分。首先,依据项目布放海域环境参数的监测调研结果,分析当地潮流的特点,论证了采用双向对称翼型的合理性。然后按照设计任务功率要求,确定涡轮叶片的直径、尖速比等参数,并完成叶片设计和建模。叶片设计建模完成后,进行数值计算对其发电效率进行验证,并与试验结果进行对比。数值计算采用STAR-CCM+进行,利用其强大的网格功能,大大提高了计算效率。通过数值计算的结果与试验结果进行对比,对比结果表明双向对称翼型在正反来流下的均能达到不低于36.5%的能量转化效率。第三部分为潮流能发电装置设计及数值计算部分。涡轮叶片设计完成后,根据叶片尺寸确定主体装置浮筒、板架、机舱、基座的主尺度,并分别进行结构设计,再将各部分组装并建模,同时完成各部分图纸绘制。通过建模获得装置的重量、重心、排水量、浮心、惯性矩、惯性张量等参数,利用STAR-CCM+软件分别模拟涡轮叶片和主体在不同来流角度下的阻力和力矩。第四部分为潮流能发电装置模型设计及试验部分。试验按照3:100缩尺比进行相似换算,并对试验模型进行建模和出图加工。涡轮叶片由于无法同时满足小尺度几何相似和重力等效,采用圆板等效的方式进行阻力测量。模型主体单独进行阻力测量,再与等效圆盘组装完成系泊试验,观测不同角度来流情况下,装置的姿态响应。