风力机很少运行在设计工况下,要么运行在高风速工况下,要么运行在小风速工况下;当风力机运行在高风速工况下时,翼型上表面会发生流动分离现象,造成翼型失速;当风力机运行在小风速工况下时,翼型的气动性能达不到设计工况的要求。风力机运行时上游风力机产生的叶尖涡会影响下游风力机的气动性能。为了让运行在非设计工况下的风力机能够提高风能转化效率以及减少上游风力机对下游风力机的影响,本文研究了翼型上的两种开孔方式对翼型气动性能的影响,以及了开孔对风力机气动性能的影响。本文的主要工作包括:1、对四种常用的湍流模型进行了筛选,得到了最能表征出翼型实际流场湍流模型;在此基础上,对在S809翼型上下表面同时开孔的开孔几何参数(孔的位置、孔的宽度、孔的斜率)进行了详细的数值模拟研究。研究结果表明:此开孔方式在小攻角下会使得翼型的气动性能降低;而当攻角在12°攻角以后时,此开孔方案会增加翼型的气动性能;当攻角变化时较优的开孔位置也会变化,但孔的宽度和孔的隙斜率对翼型气动性能的影响不会随着攻角的变化而变化。2、通过在翼型前缘和翼型下表面同时开孔的方式来解决低攻角下翼型气动性能低的问题。在0°攻角时,对孔的三个几何参数(第一条孔的长度、孔的宽度、第一条孔和第二条孔之间的夹角)进行了数值模拟,分析了每个几何参数对翼型气动性能的影响原因。在多个攻角下数值模拟研究了孔的几何参数对翼型气动性能的影响,同时分析了小攻和大攻角下此开孔方案对翼型气动性能影响的原因,基于此分析结果改进了开孔方案并对其在多个攻角下进行了数值模拟研究。结果表明:在0°到14°攻角范围内,改进后的开孔方案均可以提升翼型的气动性能。3、在风力机轮毂和叶尖处同时开孔,通过管道将两个地方的孔连接,以此来提高风力机功率以及限制叶尖涡在来流方向的传播。对不同风轮转速下的新型叶片结构的风力机进行了数值模拟,结果表明:此开孔方法增大了叶片吸力面和压力面的压差,提升了风力机自身功率,影响了轴向和周向诱导因子,加速了叶尖涡在周向方向的传播,缩短了叶尖涡在来流方向的传播,使得上游风力机对下游风力机的影响减小。