随着可再生能源在世界范围内被重视程度不断提高,风能作为其重要组成部分,以资源丰富、成本低、无污染等特点迅速进入人们的视线,并在短短几年中,得到广泛应用。垂直轴风力机发电机组因其特殊结构,具有无需偏航,启动性能好,安装维护方便,且风能利用率具有提升空间等优势而引起研究者关注。本文利用仿真模拟为主,理论分析为辅的研究方式,对垂直轴风力机叶轮的气动性能进行了分析,并在此基础上对垂直轴风力机的叶轮结构进行了简单设计,同时给出了垂直轴风力机整机的结构布置方案。文章首先对垂直轴风力机叶片受力进行了简单分析,以此作为数值仿真模拟的理论依据,同时探讨了CFD计算中的基本理论,为后文中湍流模型、离散方法、计算方法、运动区域处理方式的选择提供了依据。然后对翼型主要特性进行了简要介绍,并对初步设计的垂直轴风力机叶轮进行二维仿真模拟,根据计算结果分析其气动性能以及来流风速、叶片数、弦长等相关因素对其气动性能的影响。而后在二维模拟分析的基础上对风力机参数进行优化,确定垂直轴风力机三维物理模型的基本参数,利用Fluent软件进行仿真模拟,分析其周期性变化、同一时刻不同截面的流场分布和同一叶片在一个周期内的流场分布变化,同时结合计算数据对该垂直轴风力机的风能利用率进行了验证。最后对垂直轴风力机其他重要结构进行了初步设计,对其材料选用和设计要点进行讨论,给出了一套较为合理的整套装置竖直安排的布局方案。本文研究不仅有利于进一步了解垂直轴风力机的气动性能,也为其风轮优化设计和结构详细设计奠定了坚实的基础。