风力机实际运行时多处于湍流之中,湍流的存在将对风力机气动性能产生显著影响。风力机叶片是由无数翼型截面组合而成的,因此对湍流中风力机翼型气动特性的研究具有十分重要的意义。本文采用Fluent计算软件,选择大涡模拟(LES)计算方法对同济大学6×5×05型格栅流场进行数值计算,将计算结果与试验数据进行对比,验证计算方法可行性。结果表明,格栅湍流场的湍流强度分布情况吻合较好,该计算方法适用于对格栅湍流场的预测。基于该方法对扬州大学4×8×03型格栅流场进行预测,计算结果表明,在距离格栅1～2 m位置处可以获得大约8%～10%的湍流强度,符合湍流工况翼型试验要求。在风洞中采用热线风速仪对五种不同形式的格栅流场进行试验研究。结果表明,风速对格栅流场湍流强度和积分尺度的影响很小,流场中湍流强度是随距离的增大而变小,湍流积分尺度变化趋势与之相反;当格栅栅条间距变化时湍流强度变化较小,栅条宽度变宽时会使湍流强度和积分尺度显著增加,加装横向栅条会使湍流强度增大积分尺度减小。从湍流功率谱密度角度对典型格栅流场进行分析发现,风洞实测功率谱与Karman谱吻合较好,湍流功率谱密度随着格栅距离的增加而变小,随着湍流强度和来流风速的增大而变大,不同方向脉动风功率谱特性变化规律相同。在风洞中对DTU-LN221翼型进行不同湍流工况的气动特性试验研究。研究结果表明,湍流强度小于0.5%时,雷诺数从5.0×10~5变化到1.4×10~6,升力系数变化很小,阻力系数逐渐减小,导致最大升阻比随着雷诺数增大而增大;在湍流强度大于9%时,雷诺数对翼型气动性能影响很小。对比不同湍流工况翼型气动特性发现,在湍流强度大于9%时翼型的失速攻角从12.4°推迟至17.4°,升力系数有明显提升,在湍流强度为19%时最大升力系数高达1.953;阻力系数也随着湍流强度的增大而增大,力矩系数与之相反,升阻比在主要攻角区随着湍流强度的增大而显著下降。通过对湍流强度相近,湍流积分尺度相差较大的工况比较发现,来流湍流的积分尺度越大,最大升力系数越大,阻力系数也变大,而升阻比变小。翼型升力系数的脉动随攻角的增大而增大,在失速区最为明显。综合而言,翼型气动性能会在高湍流强度大积分尺度来流工况显著降低。从翼型表面压力系数分布来看,湍流对翼型气动特性的影响主要归因于湍流改变了翼型表面的流动状态,推迟了流动分离的发生。