垂直轴风力机作为风能利用的主要形式之一,受到国内外学者高度重视。垂直轴风力机由于安装位置较低、处于低风区以及叶尖速比较小,存在风能利用率低等问题。为提高垂直轴风力机风能利用率,本文基于马格努斯效应设计组合翼型、组合叶片垂直轴马格努斯风力机和双圆柱垂直轴马格努斯风力机,采用数值分析方法分别研究其气动性能影响规律并进行参数优化。论文主要内容如下:1.以马格努斯组合翼型为研究对象,研究低雷诺数条件下马格努斯效应关键参数周速比、间隙,半径与位置等对翼型边界层流动及升阻性能影响规律;将拉丁超立方试验方法、数值分析和Kriging模型相结合,建立周速比、半径、间隙和位置多因素与翼型升阻比的响应关系模型,获得关键参数与气动性能的相关程度;采用kriging代理模型和蒙特卡洛方法量化马格努斯翼型参数对升阻比的影响;采用遗传算法全局寻优获得优化马格努斯组合翼型。2.以组合叶片垂直轴马格努斯风力机为研究对象,分析整机叶尖速比、安装角、安装位置对其气动性能影响程度;基于拉丁超立方试验方法、数值分析和Kriging代理模型,建立叶尖速比、安装角、安装位置与垂直轴风力机功率系数的响应关系模型;基于kriging代理模型和蒙特卡洛方法量化组合叶片垂直轴马格努斯风力机对力矩系数的影响;应用遗传算法,进行垂直轴马格努斯风力机参数优化,获得优化组合叶片垂直轴马格努斯风力机。3.以双圆柱垂直轴马格努斯风力机为研究对象,基于数值分析和正交试验方法,分析叶尖速比、周速比、半径对双圆柱垂直轴马格努斯风力机功率系数的影响,基于kriging代理模型和蒙特卡洛方法量化双圆柱垂直轴马格努斯风力机参数对力矩系数的影响;获得全局最佳参数组合的双圆柱垂直轴马格努斯风力机。