风力发电机的气动噪声问题已成为限制其进一步推广使用的重要因素。目前，国内外学者在风力发电机气动噪声方面大都是以零散工况进行计算，且以揭示气动噪声形成机理为重点，并未形成系统计算方法，尚缺少在结构参数对气动噪声影响等规律与性能以及低噪声设计方面较为系统全面的研究。因此，论文基于大涡模拟（LES）方法及FW-H方程建立离网小型垂直轴风力发电机气动噪声计算方法，研究其气动噪声特性，揭示主要结构参数对气动噪声影响机理及规律，以气动噪声和气动性能为优化目标对风力发电机进行低噪声设计，进而达到提高其综合性能的目的。　　论文通过风力发电机气动噪声数值计算与实验研究结合的方法，从气动噪声特性、结构参数对气动噪声影响以及低噪声设计方面开展全面系统的研究。主要内容如下：　　首先，通过建立小型垂直轴风力发电机主要声源类型及湍流模型，研究其工况状态下风轮及周围流场变化规律。根据风力发电机运行情况结合气动声源类型理论，确定偶极子声源是主要声源类型，并通过对几种湍流计算模型的综合分析，建立能够捕捉到较全脉动信息的不可压缩 LES湍流模型对风轮进行非定常三维流场仿真，进而获取准确有效的压力场变化规律，为噪声预测模型的建立奠定了基础。　　其次，基于较全面的风轮周围流场分析结果得出的变化规律，深入研究其气动噪声特性。运用FW-H方程建立远声场偶极子声源气动噪声预测模型，对不同工况流场中不同点的声压级进行系统计算，并设计气动特性实验平台验证了预测模型准确性。结果表明：其气动噪声包括离散噪声和涡流噪声，涡流噪声占整体噪声主要部分，声压级与监测点距风轮旋转中心距离的对数成线性关系，且在水平面内有明显的指向性。　　然后，根据单因素结构参数对流场的影响，研究对气动噪声频谱及功率谱密度作用机理。在叶片数、高径比和重叠比基础上，提出控制叶片形状的弯度和扭角两个参数，并结合SolidWorks建模方法及VB二次开发技术实现风轮的结构参数化建模过程，研究单因素结构对气动噪声的影响机理。结果表明：三叶片风轮比两叶片气动噪声低2.1dB，且输出转矩更平稳，高径比增加能够使涡流噪声成分降低，进而降低整体噪声，重叠比对风轮内部流场改变较大，叶片扭角较弯度对风轮表面压力分布影响更大。　　最后，在以上系统性理论研究的基础上，提出以气动噪声和气动性能为优化目标的低噪声设计及力学性能分析方法。以气动噪声、转矩系数及转矩系数方差作为评价标准，采用正交试验研究方法，进一步研究高径比、重叠比、叶片弯度及扭角结构参数中的多因素对评价标准的影响，得到各个结构优化后的参数。结果表明：优化后风轮的气动噪声降低2.32%，输出转矩系数提高12.76%，转矩系数波动幅度减小48.2%，通过对风轮的流-固耦合静力学及动力学分析，证明了优化后风轮结构的合理性。