近年来,温室气体的急剧排放,造成了日益严重的全球暖化问题,从而凸显出可再生能源的重要性,以及对于加速发展可再生能源的需求。风力发电作为一种天然、清洁的能源方式,是可再生能源中重点研发的技术之一,也是当前发展和推广前景最好的一项可再生能源发电技术。风力机叶片是风力发电机捕获风能的关键部件,叶片性能的好坏,将直接影响到风力发电机的使用寿命和发电效率,因此,对于风力发电机叶片的设计和力学性能提出了很高的要求。在风力发电机运行过程中,由于尺寸结构不合理,往往会出现一些故障,因此,对风力发电机叶片进行结构尺寸优化就很重要。传统风力发电机叶片是以“额定风速”作为主要运转的设计依据,在额定风速下,所设计出的风力机叶片具有最高的功率系数。但是在实际中,风速和风向受到季节性或不规律气象因素的影响而变化,造成风力发电机输出的变化。因此,本文采用一种新方法来设计出一种“能适应不同风速”的叶片集合形状,使其在不同风速下都能够实现较好的功率系数。本文选取了具有优良空气动力性能的翼型NACA4412作为基础,在确定了期望额定功率后,分别在两种不同额定风速下设计叶片,然后由这两组叶片的平均规格,包括所有翼截面的半径、俯仰角、弦长等,根据数据模拟设定参数,发展出一个新的叶片,最后再通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,在不同风速条件下,与传统方式(即以额定风速为设计依据)的叶片进行比较,从而验证设计结果。本文详细分析了影响风力发电机发电效率的各种因素,包括风机的效率上限、风机的旋转效应、叶片元素理论、叶素动量定理、叶尖能量损失、风力发电机翼型。基于计算流体力学的方法,选取具有连续性的雷诺-纳维-斯托克斯平均方程导出风机的控制模型;选择在流场分析中最常见的仿真模型—标准型k-epslion(k-ε)紊流模型进行紊流分析,得到紊流相关参数;确定选取准确的壁面模型对边界条件进行设定,确定了计算仿真分析的框架。本文主要的得到以下结论:(1)通过CFD方法表明,本文新设计的风力发电机叶片,相对于过去传统的以“额定风速”设计的叶片相比,可以提高其在各风速下的性能。(2)修正后的新叶片外形并没有太大变化,在实际制造时,并不会造成制造困难,且具有整体的更佳功率系数。本文详细说明了应用CFD对风力机叶片的设计、分析、建模与网格划分数值模拟设定,最后结果可为风力发电机叶片的结构设计与进一步的分析提供一定的参考价值。