垂直轴潮流水轮机是目前广泛实验和研究的潮流能换能装置。随着潮流水轮机单机容量的增加,其几何尺寸也迅速增大,因而空化问题已经成为亟待解决的问题。本文运用数值计算的方法探讨了水轮机的空化特性,目的在于探究其空化初生,及空化状态下的水动力性能,为水轮机主尺度的选择、偏角变化规律的设计、结构设计和优化提供依据和参考。首先,本文在总结空化原理、空化流水动力性能计算的数学模型、计算方法和实验结果的基础上,计算了叶片初生空化数,探讨了水深对空化初生的影响。结果表明：随着攻角的增大初生空化数增加；随叶片浸深的增加初生空化数减小。其次,计算了水轮机叶片的定常空化流升阻力性能,同时对空化流和全湿流的计算结果进行了比较。结果表明：无空化时,全湿流模型和空化流模型计算结果相近；空化初生后,空化流模型升阻力计算结果比全湿流模型计算结果大,但升阻比小。空化的产生造成尾流的湍流度大大增加,叶片的水动力性能恶化。最后,应用滑移网格技术和空化流模型计算了叶片的非定常空化流性能。模拟结果与全湿流模型的试验值、计算值做了对比,总体趋势符合较好。结果表明：速比过大或过小对水轮机都不利,过大的速比会导致空化的产生,较低的速比,很容易造成叶片流动分离。可以通过调节叶轮的速比的办法来优化潮流水轮发电机的空化性能,避免或推迟空化的产生。