随着能源紧缺与大气污染问题的日益突显，风能作为一种环保清洁的可再生能源，已经快速发展成为当前最具开发利用前景的能源之一。风力发电机组在风能开发利用中扮演着核心角色，然而，实际工作中的风力发电机组会受到风的湍流扰动影响。因此，研究风力机在湍流环境下的气动特性十分必要。　　本文以水平轴风力机风轮缩比模型为研究对象，基于 CFD方法，采用结构化网格，针对风力机的气动特性进行三维湍流数值模拟。首先，研究风力机叶片表面流动特性及气动性能随风速变化的规律，分析 S-A湍流模型、RNG k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型对风力机气动特性的预测能力。然后，研究来流湍流强度对水平轴风力机气动性能的影响规律，对比不同湍流强度对风力机气动特性的影响程度，并分析各风速下风力机气动特性受湍流强度影响的敏感性。主要研究结果如下：　　（1）随着风速的增大，叶片吸力面上的流动分离由后缘逐渐向前缘发展，且由叶根逐渐向叶尖发展，直到高风速时覆盖整个吸力面呈完全分离状态，此时叶片周围流场的流动非常复杂。随着风速的增大，叶片压力面压力增大，吸力面压力减小，叶片表面压差变大，从而导致风轮转矩也随之增加，当风速为23m/s时风轮转矩达到最大值。然而，随着风速的增大，风轮转矩系数先增大后减小。风轮在较低风速和较高风速工况下的风能利用效率较低，而在中风速时可以具有较高的风能利用性能。　　虽然三种湍流模型都能较好地反映出流场中的流动情况和风力机气动性能随风速变化的规律，但是在不同来流风速下所得的模拟结果均存在差异。S-A湍流模型与 SST k-ω湍流模型下的模拟结果比较接近，而 RNG k-ε湍流模型在模拟计算叶片表面流动、压力分布和转矩性能等方面都与前两种模型相比有很大的误差。这说明 SST k-ω湍流模型对风力机气动特性的预测能力相对较好。　　（2）叶片表面上的湍动能分布呈叶根向叶尖递增、尾缘向前缘递增趋势。随着来流湍流强度的增加，叶片表面上的湍动能增大。同时，湍流强度的变化会引起叶片表面压力的变化，其中，叶根附近的表面压力变化较为明显。随着来流湍流强度的增加，叶片吸力面压力增大，压力面压力基本保持不变，导致叶片表面压差减小，降低了风轮的气动性能，并且这种影响在11m/s风速时表现最突出。　　随着来流湍流强度的增加，风轮转矩和风能利用系数明显减小，水平轴风力机气动性能会发生明显的降低，高湍流强度 I=25％时风轮的最大风能利用性能比低湍流强度 I=0.1%时低22.7%。因此，风场微观选址需将湍流强度作为重要的评估指标，风力机应尽可能建设在湍流强度较低的地方，且避开上风向能够引起湍流强度增加的扰动物体。同时，风力机的设计选型和性能优化也需要考虑到实际风场中湍流强度的影响。