风力机桨叶覆冰是影响风力机安全可靠性的主要因素之一,桨叶覆冰使风力机组效率降低,输出功率减少,严重覆冰时还将导致机组的非计划停机。因此,处于寒冷气象条件下的风力机桨叶结冰的相关研究已经成为保证风力机安全运行需要解决的迫切问题。目前对风力机桨叶结冰现象的数值模拟尚处于起步阶段。本文在总结前人针对机翼和架空导线结冰数值模拟方法的基础上,选取结冰所需的预测模型和所需的热力学模型。通过分析桨叶覆冰的主要传热过程,建立了覆冰的数值模拟理论模型。本文对风力机桨叶覆冰的成因与所需条件、影响因素、以及霜冰和光冰两种冰型的形成进行了研究。根据桨叶覆冰的特性,在GAMBIT软件中建立了桨叶翼型的物理模型,借助流体计算软件FLUENT,计算了光洁翼型的气动性能参数和过冷水滴体积分数这一结冰的关键因子,并且得出过冷水滴收集系数的分布曲线。采用迭代算法对不同风速、温度和攻角下的风力机桨叶翼型覆冰进行了计算,得出了覆冰的外形、覆冰前后翼型气动性能参数以及覆冰区域的分布。通过翼型覆冰的数值模拟方式,在风力机桨叶取多段翼型进行了覆冰的数值模拟,取得了各个翼型生成的冰形。通过对覆冰前后桨叶气动性能的模拟计算,得出了风力机桨叶在覆冰情况下的升阻力系数变化规律。本文的研究结果对于风力机运行控制具有参考价值,对风力机桨叶的覆冰机理研究具有一定的意义,并且为接下来针对风力机桨叶结冰的实验研究以及所开发的防／除冰设备提供了对应的理论基础和对比数据。