随着俄罗斯、乌克兰局势的动荡加剧,能源安全再次进入大众视野。为改变我国长期依靠能源进口的局面,保障我国能源安全,新能源的开发利用成为重点。在中国风资源分布广、储量大,如何高效利用风资源成为重中之重。风力机是风资源高效利用的关键。由于叶尖效应所产生的叶尖涡的存在,风力机扭矩下降。叶尖小翼可以起到使风力机增功的作用,它能够控制叶片尖部螺旋状发展的叶尖涡,从而改善风力机的气动性能。为了研究不同叶尖小翼构型和风力机气动性能变化之间的关联,本文开展了如下几个方面的科研工作:使用不同的计算流体力学方法,计算NREL Phase VI风力机的气动性能,与文献中NREL Phase VI风力机的风洞实验结果比对,证实雷诺平均模拟方法的可靠性较高。采用雷诺平均模拟方法运算NREL 5MW风力机的气动数据,并与其它求解器的计算结果进行对比,再次证实此方法的精确性。选择两个重要的小翼构型参数并对其进行定义,确定小翼段从62m到63m,且不改变风轮扫掠面积,两种构型参数分别取5个试验值,共设立25组试验,并使用本文所确定的计算方法得到25种小翼构型风力机不同风速下的气动数据。对所得到的数据进行极差分析与方差分析,以研究25种小翼构型与风力机气动性能变化之间的关系,得到两种构型参数的优先级与显著性,证明合理的小翼构型可以对风力机气动性能起到积极作用,并找出不同风速下的最优小翼构型。进行风速灵敏度分析,得到S18小翼构型为最理想的小翼构型。在25种小翼构型中,选择S18为最典型的吸力面后掠小翼构型,研究这种小翼构型的增功机理。分析风力机叶尖流场可知叶尖涡从x/c=0.8截面生成并发展对叶尖流场造成较大影响,叶尖涡的影响范围占叶片总长度的百分之三以下。通过对比叶尖吸力面压力分布、叶尖涡静压系数和叶尖涡涡量场,可知叶尖小翼可以控制叶尖涡的影响范围,限制叶尖涡强度,使叶尖涡加快耗散。对比尾流区域各速度云图得到叶尖小翼可以加快尾流区速度耗散,减小尾流区的影响范围,增加整个风电场风力机的输出功率,从而提高风电场的经济效益。文章针对各种小翼构型与风力机气动性能变化间的关联展开了深入研究,剖析了各种小翼构型对风力机转矩和推力的影响,并阐述了叶尖小翼的增功机理,还揭示了叶尖小翼对叶尖涡的调节效应,为叶尖小翼在产品中的最终应用提供了一定的参考。