地球的风能资源储量是非常丰富的,在现如今风力机行业的发展研究过程中我们不难发现,许多研究学者通过各种各样的方式来增大风能利用效率,所以提升整个风轮的气动效率也已经上升为大家迫切需要解决的重点之一。其中备受关注的一个研究方向是在水平轴风力机叶片上添加主动或被动流量控制装置,例如尾缘襟翼、叶尖小翼、涡流发生器等,它们均对水平轴风力机气动特性有良好的改善效果。翼刀最早应用于飞机机翼上,用来抑制飞机机翼上从内翼向外翼的流动分离,以此来增加飞机的安全性能。叶片翼刀结构形式简单,并且对叶片的结构影响很小,因此提出将翼刀应用于水平轴风力机上,以期待它在改善水平轴风力机气动性能上有所帮助。为了研究添加叶片翼刀对水平轴风力机气动特性的影响,本文将应用美国可再生能源实验室公开的NREL 5MW大型水平轴风力机模型作为基础对比模型,通过在基础模型上添加不同位形参数的叶片翼刀,分析它在不同工况下与基础模型相比气动特性的改善。本文主要内容及得出结论如下:首先,对网格无关性以及风力机扭矩计算值与实验值进行了对比验证,以确保数值模拟方法计算的精确程度和准确性在可允许的误差范围内。运用CFD方法对5MW水平轴风力机基础模型在不同工况下进行了气动性能的计算分析,我们可以得到随着来流风速的不断增大,叶片压力面流动基本没有变化,而吸力面表面的流动分离区域是越来越大的,从叶根到叶尖的展向流动越来越大。并且在同一翼型截面,随着来流风速的不断增大,流动分离有向前缘靠近的趋势。其次,在5MW风力机原模型基础上加装不同位形参数的普通翼刀,在保证翼刀厚度不变的前提下主要考虑的是展向位置(r=5m、r=9m、r=13m、r=17m)、安装角度(0°、+30°、-30°)以及高度(h=0.1m、h=0.2m、h=0.3m)等,研究这些位形参数对风力机气动性能的影响。通过数值模拟计算分析,我们可以得出:当风力机叶片翼刀厚度、高度、安装角度保持不变而只改变展向安装位置时,翼刀加装在r=9m处风能利用系数提升作用明显;在之前的基础上当保持翼刀厚度、位置、安装角度不变而只改变翼刀的高度时,h=0.2m时功率有所提高,其余均呈下降趋势;在前两个参数确定的基础上只改变翼刀加装角度,发现安装角度在0°时是最为理想的。最后,本文对翼刀的形状以及数量进行了数值模拟计算研究,首先改变了翼刀的形状,研究了弧形翼刀对风力机气动性能的影响,结果表明:与单纯的对普通翼刀改变安装角度相比,弧形翼刀对风力机风能利用系数以及输出功率的提升作用是更加明显的。其次参考了飞机上的锯齿翼刀模型,将其应用于风力机叶片上,结果表明前缘锯齿翼刀对气动性能也有一定程度的提升。再次,在上一章确定了的翼刀参数基础之上,研究双翼刀是否能够比单个普通翼刀具有更为明显的提升效果。计算结果表明,翼刀的安装数量并不是越多越好。本文对于不同位形参数的叶片翼刀对水平轴风力机气动特性的影响分别进行了对比分析研究,说明了叶片翼刀的确对水平轴风力机的气动性能有提升作用,并且通过计算分析得出了较为理想的叶片翼刀加装方案,为以后能否在产品中进行应用提供了一定的参考。