本发明公开了一种双向贯流式水轮机尾水管的优化设计方法，具体包括如下步骤：步骤1，采用一组离散形状参数对双向贯流式水轮机尾水管三部分结构的形状进行控制，确定双向贯流式水轮机尾水管的优化设计变量；步骤2，建立双向贯流式水轮机尾水管在正、反向流动工况下的水力性能分析计算流程，以获取水力性能参数；然后建立水力性能优化设计数学模型，根据该模型获取尾水管优化设计的目标函数和优化过程中的约束条件；步骤3，以步骤1所得的设计变量参数集合X中的几何形状参数为优化设计变量，以步骤2所得的水力性能参数为优化目标函数开展尾水管几何形状的优化设计。解决了目前传统贯流式水轮机尾水管设计方法工作效率低的问题。
