作为海洋探测传感器的搭载平台,自主式水下航行器（AUV）在海洋环境监测和海洋资源开发中得到了广泛应用,但是由于自身携带的电池容量有限,AUV在这些任务中的应用受到了限制。为了实现AUV的长期部署,本文设计了一种太阳能AUV,通过太阳能电池板为电池带来能量补充,能有效提高AUV的续航能力,实现对海洋环境的长期监测和海洋数据的持续采集。本文根据太阳能AUV的工作特点,对其进行了总体概念设计,并通过数值模拟对初步设计的方案进行了水平翼形状及位置的优化设计,最后通过循环水槽模型试验论证了优化设计方案,同时通过数值模拟分析了循环水槽模型试验中阻塞效应对水动力性能预报带来的影响。首先,通过分析太阳能AUV的性能特点,完成太阳能AUV的概念设计。参考矩形流线型AUV的结构形式,完成了太阳能AUV的外形设计,在此基础上对其外形、耐压结构、能源系统、浮力调节系统以及舵进行了初步的分析和设计。然后,运用CFD方法对太阳能AUV进行了水平翼的优化设计。通过数值模拟方法完成了不同形状、不同位置水平翼下太阳能AUV的水动力性能预报,获得了直航与垂直面斜航的相关水动力系数。结果表明,水平翼的形状对直航和垂直面斜航的水动力性能影响很小,水平翼的位置对直航的水动力性能影响很小,对垂直面斜航的水动力性能影响较大。这一研究对于AUV的水平翼设计提供了参考建议。最后,通过模型试验和数值模拟对优化后的太阳能AUV进行了水动力性能分析。通过对比无限水域、循环水池计算域和模型试验的数据结果,以验证数值模拟的可靠性。为了研究循环水槽池壁和池底对太阳能AUV水动力性能的影响,本文在相同水槽计算域下,数值计模拟不同缩尺比模型的直航试验、斜航试验,获取了相关的水动力系数。结果表示,缩尺比更小的模型的水动力性能受阻塞效应的影响更小,更加贴合无限水域下的计算值。