近年来,由于传统能源燃烧造成的空气污染、全球变暖等问题日趋严重。资源短缺、大气污染严重制约着经济的发展,影响着人们的身体健康。因此,努力开发可再生能源显得非常重要。作为当今最具有开发利用前景的新能源—风能,它的主要作用之一就是进行风力发电。水平轴风力机是风力发电的主要工具之一,其常年累月工作在复杂的环境下,多种载荷作用于风力机塔架之上,风力发电机组极易失效和毁坏。所以,对它进行静动态特性和流场分析有着极为必要的现实意义。本课题依据兰州市科技局计划项目“兆瓦级水平轴风电机组的设计关键技术研究”(2013-4-110),以1.5兆瓦水平轴风力机塔架为研究对象,使用APDL语言对塔架和基础进行有限元建模,在塔架有无门洞、有无基础四种工况下进行静强度和模态分析并获得塔架的位移和和应力云图以及前五阶自然频率和振型图。基于计算流体动力学相关理论,得到塔架在三种风速下的风压系数分布图、水平截面流场速度矢量图及流场风压分布云图,对塔筒进行表面风压和周围流场特性分析。主要工作如下:首先,基于APDL建立塔架和基础的有限元模型,依据静力学理论建立塔架坐标系和塔架的力学模型,对塔架所受的主要载荷和塔顶位移进行计算。而后,对塔架在有无基础、有无门洞四类工况条件下进行静力学分析,计算得出塔架顶端的最大位移量和塔架底部的最大应力值。其次,根据模态分析相关理论建立振动的微分方程,介绍模态分析基本的方法,确定模态分析方案,通过编写APDL语言在四类工况下进行模态计算,获得塔架前五阶振型图及自然频率,分析对比门洞及基础对自然频率的影响。最后,根据计算流体动力学相关理论,在FLUENT中选择合适的湍流数值模拟方法和模型,选择合适的求解器、设置边界条件和物性参数,在三种风速下对塔架进行数值仿真模拟,对比分析风速对塔架表面风压及周围流场的影响。为风力机的发展设计提供理论依据。