在能源紧缺的今天，风能作为一种可再生的清洁能源，具备来源广泛、价格低廉的优势，受到世界范围的广泛重视。叶片是风力机的核心部件，其效率的高低对风能利用率有着重要影响。当前风力机的风能利用率普遍为30%左右，这与贝茨提出的理论风能利用率59.3%还有很大差距，如何提高当前风力机效率对人类的可持续发展有着重要意义。叶片由翼型按特定的序列排列而成，翼型的气动性能及其排列的方式对叶片效率有着重要影响。本文以长耳鸮、军舰鸟为研究对象，从中提取气动特性优良翼型及翅膀构型，将其应用到叶片，通过改变叶片的翼型及排列方式，从仿生途径提高叶片效率。以长耳鸮为研究对象，利用三维扫描仪获取翅膀点云图，对其进行重构并获取翅膀展向的翼型组。采用S-A模型，分析翼型组在不同雷诺数和不同攻角下的气动特性。研究表明：长耳鸮翼型组的最大升阻比攻角范围为3～7°，展向比范围为40～50%的翼型具有优良的气动特性。通过风洞试验对以上翼型进行气动特性的对比分析，确定展向比50%部位的翼型为最优翼型。以军舰鸟为研究对象，利用CATIA提取滑翔姿态下的翅膀构型，分别结合NACA4412翼型和NREL Phase Ⅵ叶片，构造仿生翼展和仿生叶片，并对其进行数值分析。分析表明：前突构型可以分解来流方向，形成S气流，有效的降低翼展和叶片的运行阻力，分别降低15%和10%以上。根据以上研究成果，论文重构了500W标准风力机叶片；结合Glauert风力机设计理论，将获取的优良翼型和翅膀构型应用于标准风力机叶片，构建了部分翼型改进叶片和构型改进叶片。利用SST模型，在额定工况下对以上叶片进行了对比分析，分析表明：部分翼型改进叶片和构型改进叶片的扭矩与标准叶片相比，分别提高10%和7%以上。部分翼型改进叶片采用了长耳鸮翼型，具有高的升力；前突构型降低叶片旋转阻力，两者效率均有提高。为了获得叶片实时运行工况，本文搭建了室外风力机效率测试平台，利用电子负载对叶片功率进行测试。测试表明：构型改进叶片和部分翼型改进叶片较标准叶片普遍提高10%、12%以上；全部翼型改进叶片由于叶片实度小，在低风速效率和标准叶片一致，在高风速下较标准叶片普遍提高32%左右。