随着国家能耗双控政策落地实施,不可再生能源紧缺及造成的环境污染问题再次成为亟需解决的关键问题,因此风能等可再生的清洁能源的研究和有效利用意义重大。水平轴风机作为风资源开发的核心装备,其主要部件叶片属于大型柔性结构,风荷载是其主要控制荷载。由于风机大都设置在山顶地区,在实际运行中风机叶片常面临强风强降雨,风机叶片的风雨气动性能直接影响风机的运行和风能的利用。目前国内外关于风机叶片受单独风荷载作用的气动性能展开了较多的研究,并取得了一定的成果,但在风雨荷载的共同作用下风机叶片的气动性能研究极为有限。为此,本文开展风雨共同作用下,大型水平轴风力机叶片的气动性能研究,围绕风机叶片表面压力分布变化、整个流场分布、雨滴的作用情况、尾流特性等关键问题开展研究,旨在研究分析大型风机叶片的特性,为风机叶片的设计提供有效参考,寻找出在风电场串联排列的合理距离。本文的主要研究内容包括:（1）基于流体力学理论,采用CFD方法,选择欧拉—拉格朗日法,利用Profili软件选取风电叶片翼型,利用Solidworks软件进行三维全尺寸建模,再与Fluent软件进行接口,开展典型叶片在风雨作用下的气动性能研究。首先对模型进行质量检查,并验证数值模拟有效性。然后分别在纯风及风雨共同作用工况下研究风机叶片的气动性能。研究分析不同风速对雨滴运动轨迹及作用位置的影响;采用单一变量法分析在不同风速、不同风轮转速的条件下,对击打在叶片表面的不同直径雨滴的占有率做出统计分析,并通过速度矢量图分析在风雨共同作用下风机整体流场的偏转情况,对风机叶片在风雨共同作用下的气动性能进行总结分析。（2）研究了大型风机叶片在风雨共同作用下的尾迹特性。根据风雨场中的不同来流风速,选取三种工况对风力机的风雨尾迹进行研究分析。在每种工况下均选取3D、5D、8D位置处的流场云图进行分析,通过水平轴向速度与位置的关系图,通过尾迹云图观察尾迹的发展情况。研究总结出不同运行状态下水平轴向速度随距离的变化规律、速度损失情况,最后给出了在风电场布局时,不造成尾流干扰效应的最短布置距离的建议值。本文得到的主要结论如下:（1）在纯风和风雨共同作用下,叶片表面的压力分布规律不同。在两种工况下,叶片表面的最大正压力均发生在迎风面的叶尖处,风雨共同作用下的最大正压力数值变化并不明显,但翼肋等部位压力会有所增加;两种工况下叶片表面的最大负压力均发生在背风面的叶尖处,此外风雨共同作用工况下的最大负压力数值发生明显的减小。（2）风速对于雨滴在流场中的运动轨迹影响是十分显著的。随着风速的不断增加,雨滴撞击在叶片及塔架部位上的强度也会随着增加;雨滴在风力机近壁面的运动形式复杂,且雨滴轨迹运行的密集程度与风速有关系;风力机的整体流场在风雨的共同作用下,不论在何种风速的作用下,风机的整体流场是向右偏转的。（3）风速和风轮转速对叶片上不同直径的雨滴占有率是有影响的。击打在叶片上的雨滴直径在1.75mm—3.75mm的占有率约为85%。（4）在正常工作状态下至少在8倍直径处后布置下一台风力机;3倍直径处速度损失严重;当风速过大时,停机与停机故障的尾流情况基本一致,风轮是否处于旋转状态对尾流区域造成影响不大。本论文有图66幅;表10个;参考文献57篇