随着全球资源的逐渐匮乏,潮流能作为一种储量巨大的清洁能源,已成为世界能源发展的新趋势。目前,潮流能水轮机作为全球范围内潮流能开发利用的主要装置,其根据海况的不同已发展出多种不同类型,竖轴水轮机因具有较强的海流适应能力,近年来受到人们的广泛关注和研究。相比于竖轴单转子水轮机的发电量,双转子潮流能水轮机组因布置方式的不同能够带来的经济效益更为显著,因此研究双转子水轮机在水流中的结构布置参数是解决未来潮流能发电规模化问题的重要环节。本文首先介绍了水轮机工作原理,分析了水轮机整体和局部受力情况并定义了相关结构的无量纲参数。通过对比四种竖轴水轮机研究方法,确定基于STAR-CCM+计算流体力学软件的CFD法作为本文研究方法;之后,通过网格无关性验证、非定常时间步长验证以及与前人实验数据进行对比,得出了一种对研究竖轴水轮机行之可靠的数值模拟方法。基于此方法,总结了水轮机叶片输出扭矩变化规律;随后,对竖轴单、双转子水轮机的获能效率进行了数值计算,得出双转子水轮机在一定程度上能够提高发电效率的结论。最后,本文从旋转轴间距和转子间相对位置角两个方面,对并列布置的双转子水轮机进行了数值计算,详细分析了流场特征、转子间获能效率差异以及双转子水轮机获能效率增益变化。研究发现双转子水轮机获能效率与旋转轴间距不是线性关系,选取合理的旋转轴间距(D_y=1.4D)可最大限度提高水轮机能量利用率,最大获能效率增益率为31.01%;此外,仅在高尖速比区域内,增大转子间的相对位置角对提高水轮机能量利用率具有积极作用。因此,在设计双转子水轮机布置参数时,本文的研究结果具有较高的参考意义。