海上风能因其具有能量密度高、稳定性好等优点成为当前最具前景的可再生能源之一。随着海上风电的蓬勃发展，多机组风电平台作为一种海上风能利用技术逐渐受到研究者的关注。风力机之间的气动干扰是多机组风电平台以及陆上、海上风场研究设计过程中无可避免的问题。这种气动干扰主要来自于尾流效应。风力机对流场的扰动作用使得其后方形成一个流速整体降低而分布更加复杂的尾流区域。运行于尾流区域中的下游风力机将面临与上游风力机完全不同的入流状况，从而表现出不同的气动性能，故尾流流场的准确模拟是解决气动干扰问题的基础和前提。
　　目前关于风力机尾流场的研究多侧重于远场区域——也正是陆上、海上风场气动干扰问题所关注的区域，但对于机组布置较为紧凑的多机组风电平台(Multiple Unit Wind Turbine，MUWT)，其气动干扰往往发生于尾流的近场部分，此时常用的工程尾流不再适用于该问题，而普适的CFD技术又通常伴随着巨大的计算负担，故迫切地需求一种适用于尾流全场且高效准确的风力机尾流流场模拟方法，这也是本研究工作的最初动机。
　　对于流域开阔、涡量集中的流动问题，例如风力机的尾流现象，拉格朗日框架下的涡方法在数值计算上具有巨大优势。故尝试使用涡方法结合叶素动量(Blade Element Momentum，BEM)理论构造一种风力机尾流场模拟方法，具体思路是在拉格朗日框架下通过模拟尾流中涡量的演化来间接地计算尾流速度场，并以BEM理论为依据构造一种处理风力机叶轮扰流作用的简单方法，从而避免讨论风力机叶片上复杂的边界条件以提高计算效率。除了建立这样一种快速可靠的尾流场数值模拟方法并以此考察风力机气动干扰问题外，也试图在此基础上重新审视风力机尾流现象，从涡量的角度给出一种尾流现象的简洁描述。
　　采用涡方法中两种常用的离散单元——旋涡粒子(Vortex Partical)单元和涡丝（Vortex Filament）单元分别实践上述思路，从结果上来看，以这两种离散单元建立起来的数值方法都能够满足最初的需求，而后者表现出了更好的简洁性与高效性。首先，在拉格朗日框架下提出了一种基于旋涡粒子法和BEM理论的风力机尾流场数值模拟方法，其中风力机叶轮被不断向流场中释放旋涡粒子的旋涡发生器所替代，而旋涡发生器的具体配置可由BEM理论得到，这种叶轮扰流作用处理方式可以称作拉格朗日框架下的广义激励模型。该尾流场数值模拟方法的可靠性由一个公开的风洞试验所校验，结果表明该方法无论在尾流的近场区域还是远场区域都表现出较好的准确性，且相对于通常的欧拉框架的CFD方法，该方法具有明显更高的计算效率。其次，在上述方法的基础上，使用涡丝单元替换旋涡粒子单元配合拉格朗日框架下的广义激励模型构造了一种基于涡丝方法的风力机数值尾流模型，并利用风力机扰流的周期性采用稳态求解方案以进一步提高计算效率。该模型数值结果同样与试验结果吻合较好，而其计算效率极高。此外，在该模型的基础上建立了一种以涡丝几何结构为核心的尾流场分析框架，在这个框架下涡量描述在阐释速度亏损演化现象、分析尾流场相似性等方面展示出巨大优势。
　　所提出的基于涡丝方法的风力机尾流模型具有简洁高效的特点，故在最后部分使用该模型依次考察了两机组在并列、串列以及错列布置下的气动特征以及多机组风电平台的气动干扰问题，并提出一种用来估计运行于尾流中的风力机的气动性能的快速方法。