随着环境污染的日益严重、全球气候的不断变暖,以及不可再生能源的日渐消耗,全球各国都在寻找无污染、可再生的清洁能源。风能具有蕴量大、分布广泛、没有污染等特点,受到了全球各个国家的广泛关注。特别是海上风能的开发利用,具有着风速高、湍流效应小等优点成为了未来风能研究的重要方向。海上浮式风力机作为海上风能开发的重要装备之一,其气动弹性能的研究具有重要的意义。首先,通过一个梯形翼模型,用数值模拟和实验研究两种方法,以两者结果进行对比,验证仿真模拟的正确性。比较表明:在相同的条件下,数值模拟和实验得到的升力系数曲线、阻力系数曲线以及升阻比曲线具有相同的变化趋势。在升力系数曲线中,表现为在失速角之后升力系数骤然降低的现象;在阻力系数曲线中,表现为在失速角之后阻力系数骤然增大的现象。数值模拟和实验研究误差不超过5%,说明采用数值模拟研究的可行性,以及所采用分析方法的正确性。其次,以美国实验室NREL公布的5MW风力机作为模型,采用数值模拟的方法研究固定风力机和浮式风力机叶片的气动性能。结果表明:在不同风速下,固定式风力机得到的水平推力以及输出功率和NREL的设计值误差均未超过5%,说明三维数值模型的有效适用性。接着分析浮式平台运动的振幅以及运动周期对浮式风力机气动性能的影响。随着浮式平台运动振幅的增加,风力机的水平推力以及输出功率得到了显著的提高,这是因为运动振幅造成了叶片入射风速的改变,而风速的改变对风力机叶片各个截面翼型的气动性能产生了显著的影响。随着浮式平台的运动周期增加,风力机的气动性能改变有限。这是因为在正常海况下,波浪周期变化范围较为有限。最后,通过单向流固耦合的方法研究了风力机叶片的弹性性能。结果表明:浮式平台的振幅对风力机叶片弹性性能有较大影响,而浮式平台的运动周期对风力机叶片的弹性性能影响较小。在不同风速下,叶片20%~80%处受到的应力较大,这一部分主要是承受弯矩的区域,也是翼型截面变化较大的地方。因此,在设计叶片时,要对叶片该区域进行肋板加强。