随着全球能源危机、环境问题的不断凸显,越来越多的国家及地区开始重视风力发电的开发与利用。风力发电机按照风轮轴与地面的位置,分为水平轴风机和垂直轴风机。随着计算机技术的发展,计算流体力学的应用为垂直轴风机的研究提供了基础。垂直轴风机拥有高效、无噪声、便于维修保养、无需安装偏航装置等优势,近年来受到各国研究人员的广泛关注。本文介绍了目前热门的垂直轴风力发电机,简述了塞内加尔式风机的结构和工作原理,并结合垂直轴风机和水平轴风机的特点,提出了一种风轮水平放置的新型风机结构。基于空气动力学原理和流体力学软件,通过求解N-S方程,采用Simple算法,对新型风机与空气的流固耦合作用进行模拟仿真。分析风机在风场中的综合受力状态,由此引入双排风机和三排风机的机组结构并分别仿真分析,与单个风机的仿真数据进行对比。研究结果表明:新型结构的风机具有较高的风能利用系数,转矩波动小,机组结构比起单个风机提高了风能利用率。由于采用特有的两自由度发电机,带动风轮旋转后仍能正面迎风,充分利用了风能,为以后该类风机的进一步设计与优化提供了依据。通过提出并建立新型垂直轴风机的三维模型,使用Ansys Workbench软件中cfx和Fluent模块对模型进行求解。基于上述模型,在MATLAB软件环境下建立风力发电系统模型,结合电解制氢的负载特性,进行了仿真分析。结果表明,所建立的模型和仿真分析方法符合实际,对该种发电机系统的仿真分析与储能应用等提供了借鉴和参考。