风能是清洁的能量来源,在风资源丰富的地方应得到充分的利用,而且带来可观的发电效益。风电叶片是风电机组获取风能的关键部件,其设计的优劣会直接影响风能的利用率。故寻找新的设计思路,或设计出性能更优良的叶片,在风能利用方面具有重要的意义。本文以风电机组的叶片作为研究对象,以修正原来的叶片弦长桨距角,提升叶片空气利用率为目的。通过更进一步分析叶片的实际受力,得到叶片在旋转过程中的气动摩擦阻力,最终设计出更符合实际工况,气动性能更好的叶片,完善了原弦长桨距角设计理论。主要的研究内容和结果如下:首先,总结目前的叶片外形设计理论,深入分析原弦长和桨距角的设计理论,发现原设计虽然得到了较好的弦长桨距角分布,数值模拟结果也显示原设计理论具有良好的低速性能和失速性能,而且能够有效降低叶片的重量。但是原设计未考虑翼型摩擦阻力对叶片气动外形设计的影响,所以本文重新分析翼型上的空气流动,把翼型分为下翼面和上翼面,应用粘性流体边界层理论,分别建立下翼面和上翼面的摩擦力计算模型,得到了摩擦力修正的叶片弦长和桨距角。其次,确定机组的设计参数,包括翼型、额定风速、最佳攻角等,建立通过Glauert法、Wilson法、原弦长桨距角设计理论、摩擦力修正的弦长桨距角设计理论得到的三维风轮模型。最后,运用Fluent对建立的四个风轮进行数值模拟,风速范围为6m/s～25m/s。根据模拟结果分析叶片各个径向位置、风轮周围的流动情况,得到相应的速度和压强分布规律。对结果进行处理,得到风轮的功率和风能利用率随风速变化的规律,结果证明摩擦阻力的存在需要弦长来补偿,摩擦力修正的弦长桨距角设计理论弦长略大于原设计但低于Glauert法和Wilson法,且在低于额定风速工况下具有最佳气动性能。本文建立了叶片表面摩擦阻力计算模型,得到在摩擦力作用下,输出同样功率需要用弦长来补偿的结论,进一步修正了叶片弦长设计理论,该理论设计的叶片在低风速工况(6m/s～10m/s)更好的。并与Glauert、Wilson设计方法进行了对比,验证了考虑摩擦设计理论的必要性和有效性,为叶片的设计提供了新思路和借鉴。