风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力,开发风能已成为解决能源问题、实现社会和经济可持续发展的重要举措。虽然与风电相关的产业链已经颇具规模,但是风电技术仍在快速发展,新方法和新技术也在不断的实践验证中,计算机结合空气动力学理论进行风力发电机气动特性的仿真研究对于进一步掌握风电机组工作原理、解决机组在运行过程中出现的诸多问题和设计研发新的风电设备有重要意义。以FLUENT为代表的CFD (Computational Fluid Dynamics)数值模拟是研究流体问题最有效的方法之一,但是目前FLUENT在风力发电机气动性能分析中的应用多集中在叶片二维翼型的外形优化方面,对于整机流场分析也多局限在恒定风速工况,多重坐标系法只能利用稳态分析近似模拟非稳态流动,无法获得随时间和空间变化的流场特性和气动载荷数据,而后者正是风电机组设计的关键环节。本文针对1.5MW标准等级的风电机组进行研究,建立了适用于滑移网格计算方法的风力发电机整机流场模型,设置了旋转区域及其内部叶片的运动特性；针对风力发电机组设计要求中规定的计算风况,运用UDF (User-Defined Function)编程方法实现了具有代表性的垂直速度切变风、阵风和极端风向变化风的模型的建立,并通过仿真验证了该方法的可行性和准确性；在仿真计算过程中总结出除了监测残差值以外,还要设置风轮扭矩系数的监测曲线、读取进出口流量差、检验旋转与静止区域交界面上数据的统一性来判定流场稳定的方法；进行了八个恒定风速工况的功率验证计算,误差在17%以内,重点讨论了仿真步长对计算精度的影响,当仿真步长由0.008s减小到0.002s时,误差变为10.8%,证明了FLUENT方法的准确性以及减小仿真步长可以进一步提高计算精度；对轮毂高度平均风速为10m/s的速度切变风和阵风两种变风速工况以0.008s步长进行了详细的计算,分析了叶片附近压力和流速的特点,结合叶素理论讨论了气流与叶片的作用机理；仿真得到了叶片各向载荷和风轮扭矩随时间变化的曲线,计算了切变风工况风轮的输出功率为1.09MW,达到标准值的81.5%；通过对扭矩和功率曲线波动的分析,定性的说明了塔影效应的消极影响。本文针对风力发电机设计要求中的典型风况进行风力发电机整机气动特性的仿真研究,对风速模型建立和气动载荷计算方法做了新的尝试,获得的流场云图和载荷数据等仿真结果能为动力学仿真等后续研究工作提供一定的基础,研究思路和方法可为与风力发电机相关的数值模拟研究提供借鉴和参考。