我国东南沿海地区风资源丰富,同时也属于台风频发地区。风电叶片作为风能捕获装置是风电机组在台风条件下最易损伤的部件。控制减少因台风带来的风电事故,对台风等极端风速条件下的风电叶片进行气动性能和载荷的优化设计研究,对我国沿海地区风电事业发展十分重要。本文基于仿生学原理,以虎鲸为仿生研究对象,设计了一种新的仿生翼型;再建立抗台风风电叶片优化设计模型,设计了一款采用仿生翼型的风电叶片。本文主要研究内容如下:(1)基于仿生学原理,结合风电翼型几何设计要求和台风条件下的风电叶片流场环境,以虎鲸为仿生研究对象,以其外形曲线为基准翼型,基于自主开发的翼型程序对其进行优化设计,得到了一种新的风电翼型,并命名为CSUST-BA-250。(2)使用XFOIL翼型气动性能分析软件,将CSUST-BA-250翼型与相同厚度的DU91-W-250翼型进行气动特性对比分析。分析结果表明,CSUST-BA-250翼型具有良好的高升力、低阻力特性。在小攻角范围内翼型的平均阻力系数相比DU91-W-250翼型下降了 2.5%。计算攻角范围内的翼型最大升力系数提高了 22%。(3)将CSUST-BA-250翼型替换NREL5MW叶片中的DU91-W-250翼型,基于IEC61400风机设计标准,结合Pareto多目标优化设计理论,以额定工况下的风能利用系数最大和台风工况下的叶根挥舞力矩最小作为优化目标建立了基于仿生翼型的抗台风风电叶片优化设计模型。(4)基于MATLAB遗传算法工具箱,开发了风电叶片多目标优化设计程序,对NREL5MW叶片进行优化设计,得到了 Pareto解集,优化结果表明:与原有叶片相比,优化叶片在额定工况下的风能利用系数提升了 1.55%,其值为0.4728。在台风条件下优化叶片在挥舞方向的气动载荷也明显下降,其相对于叶根的挥舞力矩与原有叶片相比下降了 8%,挥舞剪力下降了 7.5%。