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叶片是风力机将空气动能转化为机械能的主要构件,叶片截面沿展向分布并不相同,翼型作为叶片的基本组成要素,其气动特性影响着整个风力机叶片的运行,进而影响着整个发电机的工作效率;同时当风力机运行时,叶片承受了众多不确定性荷载,包括气动力荷载、重力荷载、机械振动荷载等,这些荷载具有高度的随机性和非线性,因此风力机叶片的气动特性分析和可靠度分析显得尤为重要。本文主要研究内容及结论如下:(1)采用Xfoil计算模拟程序研究了风力机专用叶片翼型气动性能的雷诺数效应。计算表明当攻角相同时,随着雷诺数的不断增加,翼型受到的升力和阻力均不断增加,同时升阻比也在增加,升阻比愈大在一定程度上说明了翼型的空气动力学性能愈好。(2)比较分析了Fluent程序几种不同湍流模型和Xfoil对风力机专用叶片翼型气动参数的计算结果。计算表明,在小攻角时,Transition k-ωSST模型、k-epsilon模型、S-A模型和Xfoil程序计算得到的升力曲线、阻力曲线和试验值吻合很好,上升曲线斜率基本相同;当达到失速攻角时,计算结果和实验值偏差逐渐增大。实际上,当翼型进入失速区后,流动更加复杂,边界层分离具有明显的三维非定常性,二维的计算结果并不能反映真实的流动情况,需要运用更精确的三维模拟进行计算,但是二维计算结果仍然具有重要的参考意义。(3)对某风力机专用叶片翼型进行了二维静态风洞试验。结果表明:在0°至15°攻角时,风洞试验的结果和Fluent程序计算结果比较接近,两者压强变化符合的较好;攻角逐渐增大时,翼型背风面压强逐渐变为负值,翼型迎风面压强逐渐为正值,翼型迎风面CFD计算值和测量值符合的较好,翼型背风面气流发生分离,气流由均匀的层流转变为了不规则湍流,气流的三维效应加剧,而在模拟过程中我们采用的是二维的计算方法,并不能很好的模拟翼型失速以后的气流流动,两者之间的偏差逐渐增大。(4)应用子集模拟方法对风力机叶片进行了可靠度计算。当结构的失效概率较小时,应用传统的计算方法耗时耗力,有时甚至根本无法完成,子集模拟方法将小概率失效事件通过条件失效概率转化为大概率事件,大大减少了计算量。计算表明:风力机叶片在受到随机风荷载激励时,失效概率越小,应用子集模拟方法进行可靠度计算,相对于蒙特卡罗模拟方法要求计算的样本次数更少,效率更高,为风力机叶片的可靠度计算提供了一种新的思路。