为推动我国水下观光旅游业的发展,满足人们对水下神秘美景的好奇心,同时为水下勘探作业提供一个载体,本文研制了一款小型观光潜水器。结合观光潜水器的工作特点,确定潜水器的整体构型,并对部分结构进行详细设计和仿真校核,以保证潜水器满足使用要求;基于轻量化的目标对骨架结构进行优化设计研究,以提高潜水器的有效载荷;对潜水器进行水动力性能分析和推进系统的推力分配策略研究,以提高推力输出的准确性和推进系统效率。本文基于水下观光特点进行了潜水器的总体设计,确定了潜水器各部分的主要结构以及设计参数,同时根据理论方法对部分结构进行了详细设计说明。对观光潜水器的耐压载人舱、电池设备舱等关键耐压部件进行了仿真校核,验证了其机械结构满足强度、刚度、稳定性、耐波性等要求,以保证载人舱和电池设备舱的各项指标满足使用要求。为保证非耐压骨架结构的安全性,对其进行了有限元分析校核,基于校核结果出现的问题进行了局部加强改进。由于在骨架结构分析中低应力区间较多,有较大的优化空间,因此使用基于数值分析的CAE方法对结构进行了优化设计研究,结果表明优化后结构减重15%以上,强度、最大振幅等指标满足使用要求,优化效果明显。对完善后的潜水器进行了水下和水面的稳性分析,设计了重浮心调整方案,结果表明调整后的潜水器满足水下和水面的稳性要求。使用CFD数值仿真技术分析了流体对潜水器水下运行的影响,确定了直航、浮潜、横移等工况下的运动阻力和部分水动力系数,并以此为基础,完成了推进器的选型和布置。基于推进器的布置方案完成了对推进系统的数学建模,并根据潜水器的水平推力分配矩阵以及推进器的推力约束条件建立了潜水器的推力分配优化模型,设计了一种基于粒子群算法的推力分配策略,对粒子群算法中的惯性因子进行改进,并使用Matlab进行了仿真实验。通过与伪逆法仿真结果对比表明,本文设计的算法能够满足推进器的输出推力约束条件,避免了输出过饱和的问题,并实现了各推进器推力的最优分配,相比伪逆法推力分配总能耗减少了10%。