随着石化能源的日益枯竭以及它们的使用所带来的环境问题越来越突出,清洁的可再生能源的问世和发展受到了全世界的关注。近年来,风能作为一种兼具可再生性和清洁性的新型绿色能源得到了长足的发展。人类对风力资源的开发和利用正在逐步拓展和加深,大型兆瓦级风力发电机层出不穷。风力开发的重心也由原来的陆上风电开发逐渐转向了海上风能的开发。但无论对于陆上风机还是海上风机,叶轮作为风能转化的关键部件,能够迅速准确的预报风机叶轮的气动载荷对风机的设计和运行至关重要,本文的目标意在寻求一种高效准确预报风机载荷的方法。首先本文采取谐波合成法,基于Davenport脉动风速谱,考虑风场空间点的相干性,编程模拟了NREL 5MW风力机叶轮盘面处以及塔架上有限点的脉动风速时程,随后又针对所生成的风速时程进行风谱检验,结果表明已生成的风速时间序列符合目标谱的特性。在此基础上,采用CFD方法,选取两个低风速工况,一个额定工况以及两个高风速工况,对风力机叶轮的气动性能进行模拟分析。采用MRFs多重参考系定常方法和滑移网格非定常方法求解定常风速下,风机叶轮所受到的气动载荷,将结果同叶素动量理论以及其他学者的CFD计算结果进行比对,验证了该计算方法的正确性。之后,应用文中模拟得到的风速时间序列作为CFD计算的速度入口,模拟脉动风速下风力机叶轮的空气动力学性能,将风速和叶轮载荷的变化趋势进行比对,结果显示两者的变化趋势一致。最后论文尝试应用NARMAX模型来识别风机系统,以进行风机叶轮气动载荷的预报。结果表明,得到的NARMAX模型能够对风机叶轮所受气动推力进行较为准确和快捷的预报。本方法为该类问题的求解提供了新的思路。