风能作为地球重要的可再生能源之一,受到世界各国的关注,使得风能发电也受到越来越多人的重视,叶片作为发电系统主要部件,其气动性能的好坏直接影响风力发电效率。研究翼型增升减阻方法对提高翼型气动性能、增加风力机风能利用系数有着十分重要的意义。非光滑表面目前在流体上的研究已经较为成熟,但其对叶表凹坑对于叶轮机械上的研究还在初级阶段,尤其是凹坑在风力机翼型上的应用,从目前已发表的文献来看,相关方面的研究还很少。为此,本文以NACA4412翼型为研究对象,采用数值模拟方法,从升阻力系数,流场分布以及压力系数分布等方面考察凹坑的几何因素对风力机翼型气动性能的作用效果。本文从以下几个方面进行分析:首先,完成二维翼型的建模、网格划分并且通过网格无关性验证以及数值校核确定了数值模拟的准确性,研究翼型的气动性能,发现翼型升力系数随攻角的增加先增加后减小。其次,在原型翼型的基础上,通过改变凹坑的位置以及半径大小分析其对翼型升阻力特性、翼型周围流场分布和叶表压力系数的影响情况。研究表明,随着凹坑位置向尾缘移动,翼型的升力系数增加,压力系数曲线包络面积增加,从而风力机效率增加,当凹坑位于翼型吸力面尾缘附近60%-78%,在攻角为27°时升力系数增加了4%;随着凹坑半径的增加,翼型升力系数先增加后降低,压力系数曲线包络面积先增加后降低,且当凹坑半径为10mm,攻角为27°时升力系数增加了4.9%。第三,在已有的最优凹坑方案的基础上,通过改变凹坑展向间距对三维翼型进行数值模拟计算,研究发现翼型升力系数随着凹坑展向间距的增加先增加后减小,当凹坑展向间距为15mm时,翼型的升力系数最大,风力机效率最高。并对翼型进行了风洞气动试验,再一次验证了本文数值模拟的准确性,同时通过叶表压力系数的分析验证了凹坑和凹槽提高翼型气动性能影响的准确性。最后,通过非定常数值模拟计算,研究了涡形成发展扩散情况,通过对比凹坑位置截面与远离凹坑位置截面的流场分布分析了凹坑降低流动分离机理,一方面凹坑内部产生的漩涡不停的向边界层内低速流体输入动能,使其速度增加,吸力面侧压力降低,升力系数增加;另一方面凹坑内的漩涡对边界层内低速流体发生扰动,使其沿x方向的速度降低,从而使其在向前缘回流时速度提前降为零,从而使前缘分离点位置向后推移。