节能环保是我国长期以来的政策规划,风能作为一种绿色可再生资源,对风能进行开发利用符合我国的发展政策。我国风能开发迅猛发展,风能最好的利用方式就是风力机,随着对垂直轴风力机的深入研究,发现垂直轴风力机在中小型风力机的设计和应用中具有重要的意义,叶片是风力机捕捉风能的核心结构,风力机处于自然环境中运行,叶片与空气直接接触,鸟类滑翔过程与风力机的工作条件相似,因此本论文根据鸟类翅膀外形对风力机叶片进行设计。海鸥是鸟类中滑翔速度较慢的,在很小的升力作用下,海鸥就可以利用气流慢慢滑翔,因此本论文根据海鸥翅翼形状的特点并通过在与标准翼型相结合的基础上设计一种垂直轴风力机叶片,改进叶片的气动性能,增大其升阻比,从而提高风轮的风能利用效率。本文根据近些年关于垂直轴风力机、仿生叶片以及升阻复合式风力机的国内外研究现状,研究了风力机设计的相关理论知识,根据海鸥翅翼的型线设计风力机的叶片翼型,从而确定垂直轴风力机风轮的参数。通过结合阻力型以及升力型风力机的运行特点,设计了一种可以自适应不同风速的升阻组合式垂直轴风力机的结构和尺寸,从而提高风力机在低风速下的启动性能和高风速时的风能利用效率,并通过Solidworks建立三维模型。采用ANSYS Fluent软件对不同叶尖速比下不同方案的升力风轮的风能利用系数进行数值模拟分析,并对具有升阻复合结构的组合型风力机不同叶片数量以及不同夹角的转矩系数进行了分析,进一步研究了不同结构风力机的空气动力学性能,为验证数值模拟的准确性,对不同叶片结构的风力机进行试验,对比分析数值模拟与试验结果,得到较为一致的结论。本文通过对不同结构风力机空气动力学性能进行分析,初步表明了不同结构风力机在不同工况下的性能:同等工况下,仿生翼型叶片的最大升阻比提高了14.02%,组合风力机较阻力风力机在3.8m/s的风速下风能利用系数提高了11.7%,较升力风力机启动风速最多可降低约0.6m/s,为提高垂直轴风力机风能利用系数以及降低启动风速提供了方法和参考。