随着我国经济发展与工业化技术的提高,对于能源产量的需求越来越大。随之而来的环境污染问题也迫在眉睫,亟需寻求新能源来替代传统能源,进行能源结构转型。垂直轴风力机作为一种新小型能源机械,应用前景极为广泛。由于目前风能发电效率较低,而叶片作为能量转换的主要部件,决定风力机的发电效率、载荷特性等。因此,对于风力机叶片翼型的改进研究十分必要。环量控制技术是一种非常流行的流动控制技术,该技术基于科恩达效应衍生而来,其原理是利用流体在曲面外形上的附壁效应,进而有效控制流体的流动分离,调节流场结构,提高气动特性。本文针对以上问题,提出采用环量控制主动吹气方法应用于传统风力机翼型上,基于数值模拟和风洞试验对其进行气动特性和流场结构可视化分析,研究施加吹气所造成的气动影响及绕流流场流动机理。主要研究内容及成果如下:数值模拟部分,通过二维k-ωSST湍流模型对吹气位置进行了初步筛选,为下一步研究提供理论基础。进一步采用三维大涡模拟,对最优吹气位置方案的环量控制翼型精细计算,利用涡旋强度涡识别方法对计算结果进行更为详细的展示。试验部分,基于西华大学风洞平台,制作环量控制翼型实物模型进行风洞试验。采用六分量天平对不同雷诺数下环量控制翼型的升阻力系数进行测量,研究其随攻角变化的发展规律。采用压力扫描阀提取翼型测压孔位置的压力数据,直观体现不同位置处压力分布。在翼型70%弦长位置处的吹气方案在翼型失速前后均表现良好,综合而言,吹气位置越靠近分离点,控制效果越好。大涡模拟由于未进行平均化处理,相较于k-ωSST湍流模型,对翼型近壁面涡结构有很好的表现,可以准确捕捉到翼型吸力面流动的分离与再附现象,以及尾缘涡脱落及涡带摆动,耗散等流动形态。涡旋强度识别方法可以有效忽略强剪切层的干扰,表现涡的旋转特性。环量控制吹气方法具有显著的增升减阻效果,对翼型流场结构有明显改善。吹气气流将翼型后缘的回流涡旋打破,重新形成层流附着在翼型壁面上,有效抑制了附近流场的分离涡,使得分离区域缩小。局部高能量流动通过流体的粘性作用形成扰动,与主流耦合,影响周围流场,使其同样具有能量,逐步改良了全局流动。吹气造成了负压区域的扩大,进而增大了与压力面的压差,形成更大的升力。但吹气注入的能量并不是越高越好,受来流风速影响,一般而言,施加与来流风速相近的吹气速度造成的环量控制效果最佳,能量太小起不到控制作用,能量太大则会对流场矫枉过正。