近年来,全球许多国家的风电市场都在迅速增长,随着风力机的数量增加,风力机的安全性越来越受到关注。2001年,美国建立了一个有关雷暴风的资料库,结果显示在极端风造成的事故中,雷暴强风所占据的比例较大。下击暴流是一种突发性强的小尺度局地强风,其近地面风速可达75m/s,并且下击暴流引起的荷载与大气边界层风差异较大,严重威胁到近地面结构如风力机、输电线塔等的安全。由于下击暴流的危害性以及规范指导的局限性,因此研究下击暴流风特性及其风荷载特性具有重要的价值,可为实际工程的抗风设计提供参考。本文基于RANS法及LES法模拟了下击暴流风速特性及其作用下风力机的风荷载。首先采用冲击射流模型对静止型下击暴流风场开展了三维数值模拟,并将数值计算结果同其余研究人员的成果相比对,吻合度较高,证实了本文选取模型以及模拟方法是可靠有效的。本文分析了下击暴流产生、下沉和扩散各阶段的风速特性,并得出了下击暴流风速的径向剖面、竖向剖面以及风速相关性,可以看出下击暴流风场与大气边界层风有着巨大的差异。其次,除了量化下击暴流风的复杂流动特征外,本文将停机状态的风力机模型安装在距射流口不同的径向位置处,探究了径向距离对下击暴流作用在风力机模型上的风荷载的影响。并将风力机固定于最大风速所处的径向位置(r(28)1.0D)处,详细模拟了下击暴流作用下风机表面的压力分布。结果表明:在下击暴流作用下,风力机迎风面压力系数为正值,分布呈对称性,同一竖向高度处,塔架中心线上压力系数最大。风机模型塔架迎风面中心线的压力系数沿着高度的增长先增加后逐步减小,在近地面处达到峰值。风机侧面和背风风压系数为负,相同离地高度位置,背面中心处的压力系数绝对值小于同模型侧面相交位置的压力系数。最后,借助于多重参考系MRF模型对旋转状态的叶片进行数值模拟,探究了风力机叶片旋转状态时叶片的气动力。并将下击暴流作用下两种不同状态的风力机叶片气动力进行详细对比。结果表明:下击暴流作用下两种状态的风力机叶片气动力随径向安装位置的变化趋势一致,在径向距离r(28)0.5D时达到峰值。风机叶片在旋转情况下所受到的力要小于静止情况下的风机叶片所受到的力,但风机处于旋转状态时,所受到荷载波动性更大。本文的研究结果给出了下击暴流风场特性及风荷载规律,有助于进一步深入了解下击暴流对风力发电机的潜在危害,以提高风力发电机组在雷暴多发地区的安全性。