风能作为一种重要的可再生能源,日益受到人们的重视。水平轴风力机是当前使用最为广泛的风力发电装置。传统风力机大量采用航空翼型,但是这些翼型的气动性能对前缘粗糙度非常敏感,前缘粗糙度较大时,翼型的气动性能下降很大,继而引起风力机的风能捕捉能力下降。为改变这种情况,现代大型风力机大量采用先进的风力机专用翼型。研究并开发先进的风力机专用翼型已成为风力机研究领域的热点问题。本文的工作是国家863计划“风力机先进翼型族的设计与实验研究”的一部分,论文研究的主要内容是:通过广泛搜集使用在风力机上的翼型,初步建立了一套较为完整的风力机翼型数据库,在此基础上总结了水平轴风力机对翼型特性的一般要求,探讨了弯度、最大厚度及其位置、前缘粗糙度和雷诺数等因素对翼型气动性能的影响机理;在预测翼型气动特性方面,对基于涡面元法和基于Navier-Stokes方程的两种数值模拟方法的结果进行了比较;在以上工作的基础上,使用正问题翼型设计方法开发了CAS-W1-XXX风力机专用翼型族,该翼型族包括四个薄翼型,相对厚度范围为15%～25%,设计雷诺数为3,000,000,设计时希望该翼型族有较大的最大升阻比和最大升力系数、较低的前缘粗糙度敏感性,来流攻角在临界攻角附近时,通过保证吸力面上转捩点的位置非常靠近翼型前缘可以实现翼型对前缘粗糙的不敏感性;作为风洞实验的前期准备工作,本课题针对大攻角时洞壁边界层的发展所引起的翼型绕流流场变化,进行了风力机翼型表面三维分离的气动特性研究。