风能是因空气流动做功而提供给人类的一种可利用的能量,属于可再生能源,具有广阔的发展前景。不同风速、不同转速、不同偏航角度对风力机流场和应变特征以及振动频率特征都会产生影响,但其中之间的关系,目前系统完整的研究较少。本文通过实验和数值模拟相结合的方法对某新翼型直径1.4m木质小型水平轴风力机进行研究。利用高频PIV装置获得风力机近尾迹速度分布、叶尖涡的发展、湍动能分布等流场参数,通过数值模拟得到风力机后方速度场和涡量场的分布,并且求得叶片表面压力。通过TST5925C旋转应力应变装置和BK振动噪声测试系统获取叶片上的应变和机头塔架上的振动频率,获取其随不同工况的变化规律,利用尾迹流场为中间变量,探索风力机后方流场与动频特征和应力特征的内在联系。首先对风力机近尾迹进行分析,提取叶片后方轴向速度和径向速度,随着偏航角度的增加近尾迹轴向速度逐渐减小,径向速度逐渐增加。并进一步提取风轮后30mm处的脉动速度均方根,得到其在不同风速、不同转速、不同偏航角度下的变化规律。为了更详细的了解拍摄区域流场变化,对不同工况下拍摄区域的湍动能进行分析。在远尾迹分析中得到不同偏航角度下速度场和涡量场的分布,并对未偏航时风力机后方典型位置进行了速度和涡量的分析。描述了风力机后方流场不同位置速度和涡量的演变规规律和大小强弱的变化。并且发现,当叶片转速变大时,风力机整体尾迹的长度会相应的减小。其次对叶片的应变进行分析,用两种不同的测试方法(不同转速和不同负载)得到叶片应变值,发现随着负载和转速的增加,应变值都会增加,但是在不同负载下,应变增加的幅度是先大后小,不同转速下应变增加幅度近似相等。确定负载和转速,随着来流风速的增加,明显看到定负载下应变的增加更大。再确定负载和转速,分析了不同偏航角度下应变的变化规律。为了解应变与流场关联性,取叶尖测点为例,与流场中风轮叶尖后方30mm处湍动能值作对比,发现随着不同工况的变化,应变值与湍动能值得变化规律基本一致。为探究原因,取得不同风速下和不同转速下叶片表面压力的分布,发现应变变大的原因是表面压力差所致,但不同风速和不同转速引起压力差变大的原因有所不同。最后对不同工况下机头顶(最靠近叶片处)振动频率的变化情况进行分析,发现偏航角度对各个振型频率和加速度大小的影响并不大。不同风速对各个振型频率的影响较小,但是可以明显改变某些振型的加速度值。不同转速,可以改变风机的旋转基频,而当旋转基频或倍数基频与风力机某些固有频率相近时,会大幅度增加振动加速度值,严重损坏风力机本身结构。提取流场中的能量谱,能量谱中也存在振动频谱中的几种振型,并且每个振型的频率值和振动谱中振型的频率值基本相似。建立了以频率为纽带流场与振动频率的关系。