垂直轴风力机具有结构简单、无需偏航、噪声小等优点,但同时也存在自起动性能差和发电效率较低的问题。为了改善垂直轴风力机的气动性能,本文利用计算流体动力学方法对垂直轴风力机在不同叶尖速比情况下的气动性能进行分析和改进。通过模拟得到风力机风轮和单个叶片的流场分布和输出转矩情况,采用变参数法分析风轮实度、叶片翼型和安装角度对风力机风能利用系数影响规律,此外,在垂直轴风力机上游增设了导流聚风板,利用板后高速流体提高切入风速来改善风轮气动性能。模拟结果发现,实度增加会使风能利用系数峰值增加,但对应的叶尖速比减小,且较优运行范围变小。对称翼型的性能优于非对称翼型,选用NACA0015翼型的垂直轴风力机,在7 m/s的来流风速下叶尖速比为2.8时达到风能利用系数峰值0.288。叶片安装角增加,风能利用系数先增加后减小,存在一个较优的叶片安装角2°。本文研究中,使用单侧导流聚风板和两侧对称导流聚风板均可以提高风能利用系数,使用两块对称导流聚风板在距离风轮主轴0.75倍直径位置垂直放置时可以获得较大的风能利用系数0.365。本文对垂直轴风力机结构参数的选择提供了参考,并为垂直轴风力机气动性能改善方案提供了新思路。