面对迫在眉睫的能源和环境危机,作为当前可再生能源技术中,相对成熟并同时具备商业开发和规模发展的一种清洁能源—风能,它的利用方式和发电技术的发展受到世界各国越来越多的关注。风力发电机是风能利用的核心,水平轴风力发电机是风力发电机主要类型之一。叶片是水平轴风力发电机的关键部件,风力发电机的风能利用效率与叶片形状密切相关,所以叶片的设计与优化是风力发电机设计制造中的重要工作内容。论文分析了国内外风力发电机叶片研究现状、风力发电机叶片设计理论和方法以及叶片转矩、风能利用系数、受力系数等计算方法。论文根据叶素动量理论建立了风力发电机叶片气动计算模型,针对400KW风力发电机叶片,使用Matlab语言编制了叶片气动性能计算程序,计算得到叶片的效率值。综合叶片翼型厚度变化影响和变桨距设计要求,提出了一种新的叶片优化设计方法,使用Matlab工具基于叶素-动量理论开发的优化设计程序,以提高风力发电机叶片年平均风能转换效率为优化设计目标,以翼型相对厚度和桨距角为设计变量,利用遗传算法,对叶片形状和尺寸进行多参数优化设计。论文提出的一种新的大型风力发电机叶片设计方法,包含四个阶段：第一阶段是叶片翼型气动系数的获取,通过naca、Xfoil和AirfoilPrep三个软件有机结合得到攻角区间在-180°～180°内的翼型气动系数；第二阶段是叶片基本参数的设定,通过风力发电机叶片设计理论计算得到风力发电机的功率、风轮直径、叶尖速比、叶片数、实度等；第三阶段是采用Wilson法得到初步设计的叶片,通过Matlab编写叶片效率的计算方法程序,进行初始叶片截面弦长和扭角的计算,从而得到初始叶片的效率值；第四阶段是得到优化后的两组叶片,基于Wilson方法设计结果,利用遗传算法,在个体适应度计算时考虑叶片沿展向的相对厚度的变化,得到优化后的叶片参数；最后综合考虑叶片厚度相对于桨距角发生变化的情况下,再对叶片进行优化,得到进一步优化的叶片参数。仿真结果表明,在不同的风速下,通过论文提出的优化方法得到的叶片,比原有叶片的风能转换效率都有所增加,从而验证了论文提出的优化方法的有效性。本文研究主要放在大攻角范围下翼型气动系数的获取,基于叶片翼型相对厚度变化的优化设计方法,进而提出了综合考虑叶片翼型厚度相对于桨距角发生变化的情况下的优化设计方法。