能源问题关乎整个人类的生存和发展,由于传统能源对环境的污染,可再生清洁越来越受到世界各国的重视。我国的风电发展迅速,风力机在工作过程中,其叶片受到空气的摩擦阻力,造成一定程度的流动损失,因此,研究风力机表面微结构减阻对提高翼型的气动性能、增加风力机对风能的利用效率具有重要意义。首先,对翼型结构和其工作原理进行分析,参考前人在仿生微结构上的应用,运用CFD仿真计算中的RNG k-ε模型对DU21翼型进行流场分析。然后对翼型进行表面粗糙度敏感性的研究,发现随着粗糙度厚度值增加,升、阻力系数分别呈现下降和上升趋势,而且0.5mm粗糙度厚度介于对升、阻力系数影响变化速率的中间值,将该粗糙度厚度分布于翼型的不同位置发现前缘相比于其他位置对粗糙度更敏感,压力面的敏感性小于吸力面。其次,对DU21翼型添加均匀分布的微结构进行局部改型优化,讨论不同尺寸、间隔、高度、角度、形状的微结构在不同工况下对翼型总阻力的影响,研究发现:当沟槽尺寸在0.05mm、0.1mm和0.15mm等小尺寸时,在多种来流速度条件下都是可以实现减阻的,随着间隔尺寸的增加,粘性阻力逐渐增加,压差阻力逐渐减小;通过改变沟槽高度发现h=0.075mm时候有最小阻力值,对比五种沟槽角度的变化都可以明显的看到压差阻力,且在角度为0°时有最小的总阻力和压差阻力;改变多种微结构的形状,发现椭圆形(沟槽)有最优的减阻效果,最大减阻率为3.62%。针对拉伸后的三维翼型设计了正交实验,能够实现最大减阻率3.41%,对比平行、交错、等差几种排布方式,发现最好的是平行排布,在大攻角条件下,三维凹坑微结构对翼型吸力面分离涡有一定的收拢效果。最后,对微结构所产生的减阻效果进行了减阻机理研究,结果发现:沟槽内部形成了稳定的逆向漩涡流,导致来流与壁面之间不直接接触,出现气垫效应,呈现出类似“滚动轴承”的效果;不论沟槽尺寸的大小,涡量随着来流速度的增大而增大,涡量在沟槽底部很小甚至接近于0;沟槽底部的湍动能和湍流耗散率很小,从沟槽底部逐渐接近壁面,湍动能和湍流耗散率也逐渐增加并且尺寸越大呈现出的极值点也就越高;从无量纲参数验证可以看出,平板上得到的一些结果并不完全适应于翼型。