近年世界风电市场发展迅猛,伴随着陆地有限的优质风场资源开发殆尽,海上浮式风力机正成为各国风电的重点研究方向。浮式风力机相较于陆地或近海的固定式基础风力机更加复杂,有着更高的技术要求,从概念的提出到实用必须经过模型试验测试。本文讨论解决浮式风力机模型试验中的一项关键性难题:几何相似模型叶轮的推力远小于相似理论要求的推力,导致无法准确模拟风力机推力及其响应。本文研究的解决方法是重新设计一款与原型叶轮推力相似的模型叶片进行模型试验。本文分析原型与模型叶片之间的尺度效应,讨论了几何相似模型叶轮推力过小的原因。模型叶片设计过程从选定设计翼型开始,根据模型试验的缩尺比,评估模型叶片工作的雷诺数环境,利用2D RANS方法计算翼型升阻力系数,并与翼型风洞试验数据对比验证了数据的可靠性。本文采用BEM理论和GDW理论进行模型叶片的载荷计算,以模型叶片几何参数作为自变量,利用FAST对两种理论的代码实现,在MATLAB中通过模式搜索法工具包搜索变量,直至达到设计目标。最后得到分别使用两种理论设计出来的两套模型叶片。利用CFD对两套叶片进行建模计算,结果显示这两套叶片均表现出色。通过模型叶片在不同桨距角下推力系数曲线图谱,确定各试验工况模型叶片的桨距角,保证原型叶轮和模型叶轮推力系数相同。本文的浮式风力机模型试验叶片设计方法可以大幅提升模型叶片性能,满足试验要求,具有很强的实用性,对相关风力机模型试验研究者有很大参考指导意义。