垂直轴风力发电机（VAWT）的结构轻巧,发生故障的几率低,与水平轴风机相比,不需要偏航系统等复杂的结构。安装垂直轴风机还能增添城镇的美观程度。近年来,垂直轴风机的优势逐渐得到人们重视,科技发展使计算机计算能力显著提升,越来越多的学者采用计算流体力学（CFD）的方法,高效地研究垂直轴风力机。本文研究的主要内容如下:（1）为了研究H型垂直轴风机运行过程中的一般规律,本文利用CFD的方法,对NACA0021翼型的3叶片垂直轴风机搭建仿真模型,进行详细的仿真分析。通过网格无关性验证和时间步长无关性验证等,说明本文研究内容的有效性,并将仿真结果与国外公开的实验数据进行对比。仿真结果得出了在风速为9m/s时,风机和叶片的转矩系数,风机的风能转换率等空气动力学数据。详细分析了叶片旋转时周围的流场规律,主要包括不同方位角时,叶片和风轮内部的速度场和涡量变化,以及叶片周围的压力场变化。（2）在进行了风机一般性能的研究之后,本文基于原始的NACA0021翼型,对叶片结构的不同参数进行改型。首先,对翼型的厚度进行改型,通过参数化的方法,将翼型厚度变为原始翼型的110%、105%、95%、90%、85%和80%。其次,在NACA0021翼型尾缘加装襟翼,分别在翼型的尾缘加装长度为0.5%c、1%c、2%c、3%c、4%c;角度为0°、22.5°、45°、67.5°、90°的襟翼。最后,将翼型进行弯度的优化,对翼型弯度进行1%～6%的改型。对改型后的翼型重新建立仿真模型,并与原始模型进行对比,分析叶片结构变化时,垂直轴风机性能的变化。通过对叶片结构的优化和分析,本文得到了翼型的厚度、尾缘襟翼和弯度的最佳参数。叶片结构的优化使叶片周围的流场发生变化,使垂直轴风机的最大风能转换率和自启动能力有了显著的提升。（3）为了研究风轮结构对垂直轴风力机的影响,本文基于实度,对风轮的结构进行改型。首先建立了2叶片、3叶片和4叶片风轮的模型,进行仿真分析。研究发现叶片数增加时,风机最大风能转换率变化不大,但是风机的自启动能力显著提升。其次,将叶片的弦长变为原始弦长的0.8倍、1.2倍和1.5倍,分析了弦长变化时,风机空气动力学性能的变化。研究结果表明过短和过长的叶片均会使风力机的性能下降,弦长为120%c时,风机的自启动能力和风能转换率最佳。叶片数和叶片弦长变化时,叶片和风轮周围的速度场和压力场会产生明显变化。