海上风能的利用已成为可再生能源发展的重要方向。风机的气动力性能直接影响其发电效率与使用寿命。因此,对风机周围流场的精细化模拟和分析作为海上风机组设计和研究的基础,已逐渐成为人们关注的关键问题之一。目前,针对风机的气动性能分析已经开展了大量的研究工作,也取得了一定的成果,但是,对三维实际尺度的粘性流场的大网格数的分析和研究还在少数。要实现浮式风机的风、浪、流耦合分析的前提条件并不充分。本文是在开源平台CFD求解程序OpenFOAM上,采用大涡模拟方法,对NREL 5 MW实尺度风机叶轮及其周围流场进行大规模数值模拟,研究分析了包括尾迹流场特征在内的实尺度大型风机的气动力特性。首先是对本文所采用的计算模型、网格类型和数值方法做了详细的介绍,并进行了网格收敛性测试和计算方法验证,验证所用数值方法的可靠性。然后对所得到的风机气动性能计算结果进行了分析和讨论。通过对风机所在流场尾涡分布、推力系数、风能利用系数、叶片表面极限流线、压强系数分布以及来流方向截面的流场分布等方面进行了深入分析,为大型风机叶片设计、风电场布局优化等提出建议。最后,总结概括了基于对实尺度大型NREL 5MW风机的尾迹流场特征和气动性能分析后所能得到的重要结论;简要概括了本文的创新点;同时也对文中所存在的问题及不足做了一定的阐述,为今后对海上风机气动性能、浮式平台水动力性能以及风机对平台运动的影响的研究工作做了相应的展望。