近年来,垂直轴风力机由于其多向受风、低重心、对湍流适应度高、制造加工简易、较低的安装维护成本、较低的工作噪声等多种优势获得越来越多的青睐。但较低的风能转化效率致使它无法像水平轴风力机一样被大规模应用。提高垂直轴风力机性能水平的方法主要包括改变与其气动性能直接相关的参数、设计叶片新翼型等。本文的研究目标就是探究不同参数对垂直轴风力机气动性能的影响,并提出针对垂直轴风力机的翼型优化系统。本文首先采用三维计算流体动力学(CFD)方法研究了叶片数量、叶片桨距角、风轮实度、叶片高径比等四个参数对垂直轴风力机气动性能的影响和性能变化规律。然后,本文以提升垂直轴风力机风能转化效率为优化目标,建立了基于多岛遗传算法且包含参数化建模、网格划分、数值计算、后处理等模块的翼型自动优化系统,该系统并非仅针对孤立的翼型本身进行优化,而是将翼型纳入风力机整体结构之中予以考虑。同时利用多岛遗传算法和三维CFD模拟技术进行垂直轴风力机翼型优化的研究目前尚未见报道。文中获得了上述四个参数对垂直轴风力机功率系数和最优叶尖速比的影响规律。与初始翼型相比,优化系统产生的新翼型的最大厚度增加12.8%,优化翼型的前缘半径明显增大,后缘夹角则略有减小。风力机整体性能改善明显,功率系数的最大增长率高达26.82%,此时的叶尖速比为0.9。本文构建的翼型自动优化系统有效提升了垂直轴风力机的风能获取性能。