港口海洋通道影响许多海洋经济活动有关的人类基础设施,例如渔业,运输,物流和旅游业,其中港口和通道的效率、连通性和容量一直是港口发展重要的方向,港池作为港口内提供船只作业、驾驶转向、停泊的区域,要求足够的面积和水深,如若池底泥沙淤积过深会导致港池水深过浅,对航行安全构成安全威胁,并降低了港口基础设施的可及性,目前针对港池清淤的方法主要还是依靠大型的清淤船进行疏浚,但是机械式清淤器械消耗的人力、物力和财力成本高,施工难度高,且一些小型港池由于自身条件限制,大型的挖泥船、挖土机根本就无法行驶至港池,为了解决上述问题,本文利用港池天然地理位置和庞大海洋能资源,提出以一款利用潮流能驱动的淤泥清理机构,依靠垂直轴Savonius叶轮来捕获潮流能获取动力来实现,通过数值模拟和实验研究相结合的方法对叶轮、清淤模型进行了研究。主要研究内容如下:本文基于Realizable k-ε湍流模型建立了三维数值明渠流动模型,在实验室内已有的浪流水槽进行对应的实验测试,为后续数值仿真研究提供了基本条件。建立了螺旋形Savonius叶轮动力学模型,为提高叶轮的捕能效率,采用数值方法在三维数值流动水槽中仿真研究了螺旋角、重叠率、高径比对叶轮水动力学性能的影响,并优化各项结构参数,通过在不同流速下的物理实验模型对数值模拟结果进行了验证。针对已优化的螺旋型Savonius叶轮,建立S型叶轮与清淤机构一体化装置,分析基于Savonius叶轮港池清淤车的清淤机理,采用Eulerian多相流模型建立泥沙淤积数值模型,通过仿真分析搅动叶倾角、泥沙粒径及不同流速下的转速的条件下对清淤效率的影响。并搭建对应实验模型,选用天然河沙,在浪流水槽中进行了不同流速条件下的实验测试。本研究所得结论对港池自清技术提供了一个全新的设计方案,具有一定的应用前景和实际工程意义。