风能作为清洁能源,其可开发量十分丰富,其中风力机是利用风能的主要装置。风力机分为水平轴和垂直轴两种,垂直轴风力机不论是在结构、风场排布还是应用场景方面都能很好地迎合我国风电行业的发展趋势。翼型是风力机捕获风能的关键,其性能优劣直接决定了风力机对风能的利用效率。因此,设计良好气动特性的垂直轴风力机翼型具有非常重要的应用价值和理论意义。本文研究内容和成果如下:垂直轴风力机仍沿用传统的航空对称翼型NACA00XX系列,也因其独特的受风方式使水平轴风力机专用翼型不适用于它。因此本文通过以设计新翼型来提高垂直轴风力机风能利用率为目标,从流动空气与叶片表面作用机理入手,提出空气重量比拟压差的方法建立了垂直轴风力机专用翼型设计理论,即抛物线翼型理论。得到了一系列气动特性优良的对称翼型。首先,利用MATLAB根据抛物线翼型设计理论找出常数C（空气压差与空气重量的比值）与翼型几何特征参数间的关系,并利用XFOIL探究了相对厚度、雷诺数及攻角变化对其气动性能的影响。得到最优抛物线翼型PWX0007MX-15比同厚度NACA0015翼型的最大升力系数提高了 8.32%,最大升阻比提高了6.59%,最大切向力系数提高了 13.9%。其次,选用定桨距角H-VAWT作为研究对象并确定设计参数。结合Viterna-Corrigan翼型失速后修正模型与DMS理论,计算以翼型PWX0007MX-15与NACA0015形成的风轮的功率特性、转矩特性及推力特性。得到最佳尖速比下PWX0007MX-15风能利用率比NACA0015提升了 0.8%。最后,根据翼型切向力系数确定最佳理论攻角,选定同等设计参数下H-VAWT作为研究对象进行变桨距角调节,运用DMS理论对变桨后风轮最佳尖速比下的功率系数进行对比研究。得到变桨后风轮在最佳尖速比下PWX0007MX-15风能利用率比NACA0015 提升了 6.5%。