风能作为一种可再生的清洁能源，自能源危机以来得到了全世界的广泛关注。垂直轴风力机具有良好的空气动力学性能，并且启动风速低、噪声小，因而得到了广泛应用。但是也存在一些不足之处，比如疲劳载荷大，功率输出不稳定，导致风能利用率小，影响叶片寿命等。垂直轴风力机的发展受到越来越多的重视，但是垂直轴风力机的研究仍处于初级阶段。
　　本文基于CFD方法研究了直叶片风力机的气动载荷特性，验证模型的可靠性。对现有的直叶片风力机进行改进，提出了新型的螺旋型风力机。计算了新型螺旋型风力机的气动载荷，分析螺旋扭曲角、叶尖速比、实度、桨距角及高径比等参数对螺旋型风力机的气动特性的影响，确定了最佳结构参数。研究表明，相比于直叶片风力机，螺旋型风力机有效的减小了瞬时转矩系数的波动性，并提高了风能利用率。
　　结合田口方法和CFD数值模拟优化螺旋型风力机的气动性能。以风力机功率系数为目标函数，把叶尖速比、弦长、桨距角及高径比当作设计参数，利用田口方法找出所选因子间的最佳组合。结果表明，当弦长为80mm，桨距角为-4°，高径比为1.2，叶尖速比为2.5时，螺旋型风力机的功率系数最大，与优化前相比提高了约20.15%。
　　使用动网格方法结合UDF程序，研究海上浮式平台的运动对螺旋型风力机气动性能的影响。结果表明，垂荡运动对风力机的输出功率影响不大，纵摇和纵荡运动扩大了气动载荷的变化范围。平台运动幅值增大时，风力机转矩波动范围增大；周期增大时，转矩波动范围减小。平台的纵摇和纵荡运动减小了风力机的输出功率。