近十年来,我国进入到一个城市化建设高速发展的时期,对能源的消耗程度空前加剧。我国主要的能源消耗形式是煤炭的燃烧,这种能源供给形式不仅利用率低,而且对环境造成较大污染。进入21世纪以来,人们渐渐把目光投向了海洋,我国绵长的海岸线和丰富的海洋资源为发展潮流能提供了有利条件。近年来,许多研究机构都在研发新型高效的的潮流能发电装置,其中叶片的优劣直接决定了水轮机捕获能量效率的大小。本文针对我国海水流速范围的水轮机叶片进行优化设计、水动力学研究和模型实验研究。本文首先概括总结了国内外潮流能发展现状,确定了以提升水轮机性能为目标设计高效率叶片这一方向进行研究。通过大量阅读国内外相关文献,包括对叶片设计理论的分析和水轮机加工制造和检测手段的方法,提出了科学可行的研究思路。然后按照研究思路,先使用QBlade软件对Wilson设计方法生成的叶片模型进行初步性能预测,发现在额定工况点邻域水轮机功率系数CP下降明显。针对这一状况,应用遗传算法实现叶片的外形参数的优化以提高水轮机的捕能效率,发现优化后的模型性能明显提升。借助专业的流体模拟软件FLUENT,对水轮机变安装角,变流速和变叶片数目等不同工况点下的性能进行研究,给出相应变化规律。然后针对我国海水流速低这一特点,筛选了一种导流罩对来流进行聚能,研究发现安装导流罩后水轮机性能提升十分显著。最后,自主设计了一套小型水轮机模型实验装置,针对水轮机性能影响因素进行了相关实验,通过实验数据验证了叶片设计的正确性和CFD数值模拟的可预测性,并且总结了一套行之有效的叶片设计方法。