当前在传统能源日渐匮乏和环境问题越发严重的压力下,开发可再生的绿色能源已经成为了各国的未来能源战略的必然方向。而作为可再生能源形式的风力发电,不但清洁无污染,而且是可再生能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一,已受到世界各国的欢迎和重视。目前,风力发电机是风能利用最主要的形式,在风力发电机中最关键的部件是叶片。叶片的结构直接决定了风能利用的效率,因此叶片的构型设计和气动性能就一直是研究的焦点。叶片设计成功与否直接决定了风力机设计的成败。但是,我国在叶片研究领域起步较晚,还不具备自主研发的实力;而国外发达国家基于技术垄断的考虑,长期对我国的叶片设计进行技术封锁,所以在我国开展叶片的研究是很有必要的。本文提出了一种基于马格努斯效应的风能叶片的新构型,并对马格努斯叶片的力学模型、翼型的气动性能和叶轮的空气动力学等方面进行了相关的研究。首先,以动量理论、叶素理论和伯努利方程等基本理论为基础,利用风力机叶片设计的基本理论和贝茨模型推导出了马格努斯叶片的空气力学模型。在Fluent中完成了翼型的二维数值模拟,得到了影响翼型气动性能的规律,运用Matlab对求得的翼型各离散工况下的性能参数进行处理,经过插值得出了翼型的气动性能,并比较了马格努斯翼型与传统翼型各自的性能特性。然后,继续对风轮的运转进行了三维动态数值模拟,分析了叶片流场的运动规律和流场分布的情况,为进一步改善叶片的性能提供了方向,并利用正交实验直观分析和方差分析的方法,得到了叶片的各个结构参数对叶片空气动力性能的影响规律,之后将马格努斯叶片的受力和性能参数与传统翼型气动性能进行了对比,指出了马格努斯叶片广阔的发展前景。最后,根据马格努斯叶片结构和性能的特点,对实验样机进行了设计和优化,并对重要的部件进行了强度和刚度的校核满足了实际的需要,为马格努斯叶片的进一步研发工作奠定坚实的基础。本文的研究工作和成果对马格努斯翼型气动性能的进一步研究具有一定的理论价值;对我国新型风力机叶片的研制和开发具有重要的意义。