我国规模化风能利用的快速发展,将风力机的集群问题推到一个新的高度。允分考虑风场中各台风力机的载荷和尾流相互影响,是开展风力机位置优化布局和发电量准确预报的前提。这将影响风力机效率、电网调度决策和投资回报,甚至威胁风力机寿命和运行安全。为此,以单台风力机为研究对象,基于涡系理论研究了风力机载荷和尾流场计算方法,以求能够准确、快速的进行实时计算,为风电场多台风力机的出力和尾流相互作用计算奠定研究基础。深入研究了丌力线方法、升力面方法和面元法的计算原理和数值过程。首先,分别以升力线模型和显式KUTTA条件的非平面涡格法模型为基础,计算了机翼和NREL PhaseⅥ风力机的气动载荷,对计算结果进行了分析比较。然后,以HESS-SMITH研元法为基础,编写了计算二维升力体绕流和三维升力体绕流的计算程序,分别计算了二维翼型、三维机翼以及NREL PhaseⅥ风力机的气动载荷,对计算结果进行了分析比较。最后使用三维面元法计算程序,计算和分析了NRELPhaseⅥ风力机的近、远尾流场。结果表明,而元法较升力线和升力面方法能够更准确的计算风力机的绕流场。与叶素动量理论相比,面元法能够计算叶片表面压力分布和尾流场,并且不受叶片几何限制。与计算流体力学(CFD)方法相比,面元法计算效率大为提高。以三维HESS-SMITH面元法为基础,所开发的求解风力机叶片气动载荷和尾流场分析的工程计算程序,为计算风力机集群的功率预报提供了技术支撑。