垂直轴风力机因其自身具备的万向受风、噪音低、安装维护成本低、重心低等优势获得了越来越多的关注,但是相对较低的风能转化率使其并没有如水平轴风力机一样被广泛应用。风轮气动性能优化和新型翼型设计是提高风机风能转换效率的有效手段,本文针对这一问题,建立了基于模拟退火算法的翼型优化模型、风机气动性能理论分析模型、基于改进型粒子群算法的风轮参数优化模型,并结合提出的优化算法完成了垂直轴风力机参数智能优化系统的设计。论文主要完成了以下工作:基于模拟退火算法建立了翼型优化数学模型,并提出了基于该模型的翼型智能优化算法,经对实际算例的测试检验,优化后的翼型气动性能得到了有效提升;基于双致动盘多流管气动性能计算方法构建了风机气动性能理论分析模型,并使用该模型仿真分析了叶片数目、叶片弦长、风轮半径、翼型和来流风速等参数对垂直轴风机功率系数的影响规律,实验结果表明模型具有较好的可靠性;建立了基于改进粒子群算法的风轮参数智能优化算法,采用该算法对实际算例进行了优化研究,计算结果显示优化后风机的年平均输出功率提升了15.30%。基于提出的优化算法完成了垂直轴风机参数智能优化系统设计,以非对称的NACA63-421翼型为例,进行了翼型的自动优化,优化后翼型的升力系数、升阻比、切向力系数显著提升;以第二章得到的优化翼型（Optimized 0018）为例,进行风轮结构参数的自动优化,优化后风机的最大功率系数提升了5.95%,其年平均输出功率提高了20.56%。