传统的垂直轴风力机主要分为两类：一类是利用翼型的升力做功的风力机,称这种风力机为升力型风力机；另一类是利用空气动力的阻力做功的阻力型风力机。由于升力型风力机相对于阻力型风力机输出功率较大,但启动力矩相对较小,本文将升力型风轮和阻力型风轮组合构成升阻型风力机,从理论上来说这种风力机将具备它们各自的优点。因此,本课题针对升阻型风力机的性能对其升力型风轮叶片翼型进行数值计算、分析升力型风力机的气动性能、计算升阻型风力机的启动风速、启动力矩、切入风速以及对流场设置方法进行探讨,其主要内容包括：1.利用数值模拟和已有试验数据研究低速对称翼型在不同雷诺数下的性能,不同的相对厚度对翼型气动性能的影响,对比计算结果,分析不同翼型的气动性能,从中选出一个最佳翼型作为升力型风力机风轮叶片的翼型；2.利用CFD软件,对升力型风力机进行流场计算及性能预测,研究其气动性能,包括风轮尾流的变化、启动风速的大小、失速时的风速和最大功率以及风轮的受力情况：3.利用双滑移网格技术对升阻型风力机进行流场计算及性能预测,研究其气动特性,包括风轮尾流的变化、启动风速的大小、失速时的风速和最大功率以及风轮的受力情况。还有湍流度对风轮气动特性的影响、内外风轮之间网格的不同设置对流场计算结果的影响和旋转轴对流场计算结果的影响,最后与升力型风力机的流场计算结果进行对比分析。通过研究分析得出以下结论：1.在同一雷诺数下,随着翼型相对厚度的增加,其计算值越接近试验值；同一翼型,随着雷诺数的增加,计算值也越接近试验值,且雷诺数越大,升力系数越大,阻力系数越小,反之,雷诺数越小,粘性越大,翼型越易失速,即越易发生边界层分离；2.在叶尖速比一定的条件下,当风轮开始转动时,风轮方位角的变化对风轮尾部的流场分布影响不大,且在风轮尾部越接近风轮的区域其流动速度越小,在方位角为90°时,风轮内部有较多的低速区,当风轮后的流体离风轮越远时,其流体流动速度和风轮前的来流速度越接近；升力型风轮在转动过程中所受的扭矩随转速的增加先增加后减小；风轮所受总力随着转速的增加而增加；3.当升阻型风轮在相同的转速下旋转时,转动到不同角度,风轮尾部的速度分布变化也不大,且在下风向的流动速度随着距离风轮中心越远,其流动速度越大,且越接近风轮前的来流速度,而风轮内部的速度变化大致相同；升阻型风力机比升力型风力机先发生失速现象,且在失速之前,升阻型风力机的输出功率大于升力型风力机的输出功率,但在失速之后升阻型风力机输出功率较小,升阻型风力机的最大功率小于升力型风力机的最大功率,但是升阻型风力机比升力型风力机具有较大的启动力矩和较低的启动风速,更易在低风速下启动。在同样的转速下,升力型风力机风轮所受总力持续增加,而升阻型风力机风轮所受总力出现上下波动；4.对于升阻型风力机,当内外风轮之间网格设置不同时,随着转速的增加扭矩系数和扭矩均先增加后减小,且在设置该区域的网格为滑动网格时,其扭矩系数和扭矩的最大值大于设置该区域的网格为固定网格情况下的最大值；随着叶尖速比的增加,功率和功率系数也先增加后减小,且在该情况下先失速,最大功率和最大功率系数均小于设置该区域的网格为固定网格时的情况；在不考虑旋转轴的情况下升阻型风力机有较大的启动力矩,且在相同风速下扭矩和功率的计算结果将大于考虑旋转轴的情况；在风速小于额定风速时,单向湍流度和双向湍流度下的扭矩系数和扭矩相差较小,而当风速大于额定风速时,在这两种情况下差别很大,且双向湍流度下的扭矩系数和扭矩大于单向湍流度下的值,双向湍流度远远大于单向湍流度对流场的影响,且在双向湍流度下,风轮下风向速度梯度较大,且随着湍流度的减小,风轮尾流速度越来越大。