分离失速下风力机的气动特性计算是包括计算流体力学(CFD)在内的各种计算方法面临的难点，这一难点在针对美国可再生能源实验室(NREL)非定常空气动力学第六期(Phase Ⅵ)实验的风力机上开展的大量CFD数值模拟中体现得最为全面和深刻。解决分离失速下Phase Ⅵ叶片气动力的准确计算问题，对于其它风力机的气动力准确计算具有重要意义。本文以S809翼型和Phase Ⅵ叶片为研究对象，采用非结构有限体积法求解RANS方程，实现了风力机二维翼型和三维旋转叶片的数值模拟方法，针对分离失速下风力机翼型和叶片气动力的准确数值模拟，开展了以下几个方面的工作：揭示了三维旋转叶片数值模拟误差和二维翼型数值模拟误差之间的关联特性，确认了常规全湍流数值模拟的误差主要由忽略转捩和湍流模拟不准确导致。针对以上误差来源，一方面在SST湍流模型中耦合了γ-Reθ转捩模型，另一方面对SST湍流模型的封闭常数β*进行了取值校正，大幅提高了分离失速下风力机气动力数值模拟的准确程度。耦合转捩模型后，数值模拟对翼型和叶片进入深失速时机的预测更为准确，对前缘层流分离泡的正确捕捉被发现是数值模拟得以改善的一个关键因素。实现了用于三维旋转叶片数值模拟却仅基于二维翼型数据进行湍流模型封闭常数校正的方法，只需以翼型在个别迎角下的实验数据作为参照，即可校正得到一个适用于整个迎角范围和一定雷诺数范围的最优封闭常数取值，显著提高翼型和叶片在整个轻失速阶段的数值模拟准确性。对Phase Ⅵ叶片的1/8缩比模型开展了风洞实验，采用荧光油膜法测量了模型的全局表面摩擦力线，提出了测量结果的可信性判断方法，并以直观流动图画的方式检验了本文的数值模拟方法。实验结果表明，缩比叶片的低雷诺数导致其表面流动状态与全尺寸叶片相比有显著差异，比如在叶片迎角为0o时即已发生尾缘层流分离。全湍流模拟方法在该低雷诺数下不能正确预测叶片的层流分离，而耦合转捩模型的数值模拟方法能够较好的反映流场特征，在低雷诺数下具有更好的适用性。基于改进后的数值模拟结果，深刻揭示了风力机三维旋转效应的作用机理，建立了一种新的三维旋转效应失速延迟模型。对三维旋转效应机理的分析发现，旋转叶片的分离涡在离心力的作用下具有三维本质，失速与流动分离不再严格对应，失速延迟的主要原因是三维旋转效应导致分离涡形状的扁平化和尺寸的减小。在以上机理的指引下，建立了一种新的三维旋转效应失速延迟模型，获得了比已有模型更好的计算效果。还实现了该模型在致动线方法中的应用，正确修正了三维旋转效应导致的失速延迟，显著提高了致动线方法对分离失速下风力机气动力的计算准确性。