作为风能发电的重要设备之一,垂直轴风机对促进新能源的合理利用及社会的可持续发展具有重要的影响。传统的水平轴风机安全性能差、不易于安装与维护、很难应用于微风发电这一领域,然而垂直轴风力发电机(VAWT)能够有效地克服上述缺点。近年来垂直轴风力发电机的普及率有所增加,众多学者致力于研究其气动特性及长期运行下的振动激励和响应行为,针对其尾流速度分布及尾流效应对风能利用率的影响并没有深入的研究。为补充上述内容的不足,本课题借助数值仿真的方法对三叶片H型垂直轴风机的尾流速度分布开展研究。针对型号为NACA0018的单个叶片,借助数值模拟的手段研究其气动特性,采用提取的升阻力系数及压力云图对其进行受力受压分析,研究表明其临界攻角为8°,且升阻力系数与攻角呈正相关,叶片上下表面的压强随着叶片攻角增大而增大;通过对距离叶片后缘不同距离处的速度分布曲线进行分析,发现随风速的增大,叶片尾流速度分布曲线的非对称程度有所增加;攻角增大,尾流效应随之增强,随着与叶片后缘距离的增加,能够有效地脱离尾流效应的影响,加大尾流速度的恢复程度。建立三叶片组成的垂直轴风机整机模型,针对模拟计算过程进行了可行性分析,确保其准确性。通过改变入口处风速及尖速比的大小,讨论了在风机周期运动下尾流速度的变化情况,研究表明增大来流风速,风机后方的低速区范围扩大并产生后移,同时尾流速度恢复距离有所增加。通过绘制距离风机后方不同位置处的尾流速度分布曲线,分析了速度曲线偏移的原因,即增加风机转速及叶片数量会加剧该曲线的非对称程度;在风机横向一倍直径距离外,尾流效应急剧衰减。此外,通过研究湍流强度的变化情况,发现其总体变化规律与尾流速度一致,但明显比尾流速度恢复的慢。最后,给出风机的流场结构图,划分出尾流速度衰减、尾流影响范围及湍流强度变化明显等具体区域,为设计人员提供参考。考虑到垂直轴风机尾流速度变化的复杂性,以风电场相关理论为背景,系统研究双风机的相互干扰效应。基于CFD建立两台相同规格的垂直轴风机数值仿真模型,分析了相互干扰下尾流效应对相邻两台风机功率、尾流速度的影响,结果表明风速比随着风机间距的增加而变大,但当风机纵向间距超过9倍直径时,增速明显放缓。综合场地及经济因素,本研究将纵向相距9倍直径、横向相距2倍直径看作双风机的优选排布位置,通过改变尖速比,研究风机功率系数随尖速比的变化规律,结果表明随尖速比增加,功率系数先增大后减小,在本文研究的工况下,当尖速比为2时,风机的风能利用率最优。