为了研究上行先导发生发展的物理特点以及与风力发电机之间的相互作用，本文利用闪电先导二维随机模式模拟分析了风力发电机遭受雷击的特点，建立了闪电先导三维自持发展模式，并利用这一模式对雷击风力发电机的过程进一步的研究分析。雷击风力发电机二维随机模式模拟结果表明，随着下行先导初始位置相对风力发电机水平偏移距离不断增加，雷击风力发电机概率不断减小，偏右500米时减至4%，且雷击部位多为叶片，叶片姿态不同，雷击特点存在一定差异。当风力发电机的扇叶转动偏离垂直方向45°时，扇叶上产生的上行先导长度达221米，高于均值10.3%，且各个扇叶间的竞争关系较明显。对风力发电机处于不同姿态、偏移下行先导不同距离时的雷击概率分析发现，下行梯级先导相对于风力发电机水平偏右300米以及偏左300米以内时，扇叶处于15°～45°之间遭受的雷击概率略高，而偏右500米时其雷击概率明显偏高。根据整体的随机性分析，可知当风力发电机处于15°～45°时，遭受雷击危害的概率相对较大。考虑到先导发展过程中各物理参量的变化特点以及二维随机模式的局限性，本文建立了一个闪电先导三维空间内自持发展的数值模式，模拟计算了上行先导的发展速度、线电荷密度、头部电荷量及发展步长等物理参量，结合自然闪电和人工触发闪电的光学观测结果对模拟结果进行了分析验证。结果表明，在上行正先导始发及发展过程中，其速度呈逐渐增加趋势，临近最后一跳发生前，上行正先导的速度增加明显，整个过程中变化范围为104m/s～106m/s量级。上行正先导的电流强度随时间也具有逐渐增加趋势，且与人工引雷实验中先导头部亮度灰度值变化规律表现出一定的相关性。利用闪电先导三维自持发展模式对下行梯级先导始发位置不同、风力发电机状态不同的各种情况下的雷击风力发电机事件进行模拟分析，当风力发电机扇叶偏离垂直方向30-45°时，由扇叶起始的上行先导与下行先导相连接的概率较高，与第二章的结论一致，其主要原因是上行先导始发时间较早于其他状态，约50ｕs，上行先导发展速度也较快。同时还发现，风力发电机扇叶偏离垂直方向60°时，最晚激发产生稳定上行先导，且先导后续发展相对较慢。