垂直轴风力机作为目前常用的小型风力机,在高层建筑顶部以及城市楼宇之间得到广泛应用。因而展开其气动性能的研究,对于风力机的气动优化设计,具有十分重要的指导意义。本文首先采用商业CFD软件,基于贴体网格,对螺旋式风力机的气动性能进行综合分析,研究包括叶尖速比、叶顶涡以及二次流对于螺旋式风力机性能的影响分析,结果显示叶尖速比对于风力机性能的影响主要来源于攻角差异及叶片-尾迹相互作用,叶顶涡和二次流均会导致风力机性能的下降。此外,本文还分析研究了雷诺数及叶片预倾角对风机功率系数的影响,并得到相关重要结论。本文基于显式浸入式边界法(Immersed Boundary Method,IBM)理论,编译得到了可压缩大涡模拟程序,并通过Eppler387算例对程序进行了验证。同时,采用该程序对螺旋式风力机及直叶片风力机进行三维、非定常流场数值模拟,详细分析了贴体网格与IBM数值模拟结果的差异;并通过计算数据,对比了螺旋式风力机与直叶片风力机的性能差异,结果显示直叶片风力机在相同工况下效率更高,但功率输出波动明显。