随着全球气候变化,能源安全和环境污染问题日趋严重,各国对新能源的开发和利用逐年增加。在新能源结构中,风能以其独特优势备受开发者和研究人员重视。风力机作为风能-机械能转化的重要机械设备,主要分为水平轴和垂直轴:水平轴风力机虽效率相对较高,但存在制造维护成本高、叶片易疲劳损伤及噪声污染严重等缺点;垂直轴风力机因其固有结构特点,具有多向性受风、无需偏航装置、系统稳定及环保性强等优点,可一定程度上克服上述水平轴缺点。然而,垂直轴风力机在旋转周期内,叶片相对攻角与速度发生剧烈变化,极易引起流动分离和失速现象,导致气动损失增加和风能利用率降低。因此,通过有效的流动控制技术减缓或抑制动态失速,以改善大攻角下的气动性能显得尤为重要。格尼襟翼作为被动流动控制方法,该装置具有明显增升效果。但传统格尼襟翼无法根据外界环境变化进行相应的调节,在部分区域导致阻力增加。为此,将格尼襟翼改进为主动流动控制方式,使其可在叶片两侧往复运动,以实现最佳流动控制效果。本文通过数值方法研究将应用于翼型俯仰运动和垂直轴风力机的新型动态格尼襟翼,分析其对气动性能及噪声的影响。主要工作和结论如下:1.基于直线翼垂直轴风力机建立数值模型,验证了计算方法、网格分布、湍流模型及时间步长等数值参数的可靠性,为施加主动流动控制的翼型和垂直轴风力机提供有效的数值模型。2.为减小翼型动态俯仰过程中的失速现象,在翼型前缘10%c处布置动态格尼襟翼并对其气动性能进行研究。结果表明:随翼型攻角增大,前缘格尼襟翼翼型可有效抑制动态失速的发生,延缓分离涡从翼型前缘脱落;动态格尼襟翼可在升力系数保持不变或增加的情况下,显著地降低阻力系数,并且使翼型在运动过程中的迟滞效应减弱;在其上仰过程中,较之原始翼型,具有格尼襟翼的翼型可保持相对较高升阻比。3.为对比动态格尼襟翼效果,分析加装三种静态格尼襟翼（外侧、内侧和双侧）的垂直轴风力机气动性能和流场结构的影响,结果表明在叶片尾缘加装格尼襟翼均可改善整机气动性能,在最佳尖速比处,外侧格尼襟翼可提高最大风能利用系数,并增大叶片位于迎风区最大切向力,内侧格尼襟翼可提高叶片在背风区力矩系数。4.基于垂直轴风力机叶片攻角周期性变化规律及静态格尼襟翼增升特点,提出一种可在叶片两侧往复运的新型动态格尼襟翼。通过数值模拟研究了4种不同往复运动规律,结果表明:动态格尼襟翼的风能利用系数高于静态襟翼,并可降低风力机最佳尖速比,提高运行稳定性;在低尖速比下,动态格尼襟翼可增大单叶片切向力,提升整机在低风速下的启动力矩;通过对格尼襟翼运动方式和伸出高度研究发现,格尼襟翼以正弦曲线在叶片两侧运动具有最佳控制效果;当格尼襟翼高度超出一定范围时,整机风能利用率提升效果随尖速比的增加而逐渐降低,且将增加叶片疲劳载荷。5.基于声类比方法分析动态格尼襟翼对垂直轴风力机气动噪声的影响,通过流场参数采集声源数据并对气动噪声进行分析,结果表明在一个运行周期内,动态格尼襟翼将改变叶片两侧压力分布,导致增大尾缘压力波动;低尖速比下,动态格尼襟翼降低了低频段的声压级,而在中等和高尖速比下,动态格尼襟翼将提高100～1000 Hz的声压级,导致整机气动噪声增加。