1、 国外发展背景

对于新型清洁的可再生能源的研发，不仅仅是我国，对于世界上大多数发达国家，发展中国家都是一个必须面对并亟待解决的难题。近10年的实际发展和统计情况表明，风能是全世界增长最快的新兴可再生能源。据全球风能协会(GWEC)统计，风电发展目前以覆盖70多个国家，2014年装机总量达51477兆瓦，新增装机总量使得全球风电总装机量从2013年的318137兆瓦增加到369641兆瓦，仅一年全球的装机年增长就达到了44%，而近5年以25%左右的速度递增。

发展海上风电是国际上风电发展的一个重要方向。目前，国外发达国家的海上风电技术日趋成熟，并开始进入规模化开发阶段。至2015年世界海上风电总装机容量已达12吉瓦，主要集中在德国，丹麦和英国等北欧国家。欧洲在开发海上风能方而依然走在世界前列，仅仅2015年一年，新增的海上风电装机总量就达到了3755兆瓦，相比于2014年的955兆瓦，增加了3倍有余，创历史新高。据专家预计，未来五年内，全球海上风电总装机容量将达到24吉瓦，到2020年，全球海上风电的装机总量有望超过32吉瓦。95117

相比于同样发电能力的陆上风场，大容量海上风电场从运输、安装、运营成本和风力资源等方面，都有无可替代的优势。因此开发大容量的海上风电场也是世界风能的发展的大趋势。目前，世界上许多国家都在积极建设大容量海上风电场，以实现大规模开发利用无污染风能的目标[4]。

2、 国内，国外研究发展现状

国外方面，2000年美国乔治亚理工学院的研究人员采用N-S方程与势流理论相结合的方法模拟水平轴风力发电机的三维非定常流动。该方法将风轮周围的流动区域分为两个部分并分别进行分析。其中，使用N-S方程求解叶轮轮周的小部分的粘性流动区域，而使用势流理论进行对剩余流动区域的求解，对于叶尖部位的涡流的模拟采用自由尾流模拟的近似方法，并充分考虑涡流的形变以及涡流之间相互作用，通过与之前已经获得的实验数据进行比对，以及之前常用的全N-S方程模拟和叶素-动量方法的结果进行对比分析，得到了相近的结果，确立了该种分离部件进行计算的方法计算结果的精确性和实用性[5]。

2015年美国奥尔堡大学的学者们设计出了一种供垂直轴风力机使用的双元素的机翼。其机翼系统由主机翼和与主翼相关的条翼构成。通过翼型后缘的位置方向定位，从而求出该机翼的设计参数。在不同雷诺数，不同攻角的情况下测试了该翼型的气动力特性。发现攻角的不同，对该翼型的升力系数产生了很大的变化，通过这一新翼型的开发，大大提高了垂直轴风轮机的功率系数和总功率输出值[6]。

2016年俄罗斯的科研人员对具有前翼鳍和六片叶尾稳定翼的物体在风洞中进行了气动力特性分析，采用N-S方程和k-ωsst湍流模型，计算了在超音速的流速的流体中，机翼与固定支架之间的得物理干涉的问题，得到了固定支架的安放位置对整体的气动力特性的影响，马赫数为2。5-5之间的范围 [7]。

国内方面，2006年西北工业大学的徐燕飞等人基于动量-叶素理论设计了一种螺旋桨形风力发电机叶片，设计改叶片的过程中，充分的考虑到了叶尖损失和阻力影响，并采用数值计算的方法对改进的叶片进行气动性能的计算。不仅得到了可使用该设计螺旋桨风力机的转距、额定功率、能量转化效率等重要的性能参数，而且还具体表述了流体对该改良叶片的作用力分析，模拟结果对通过叶片的改进设计，从而提高风力发电机的工作性能这一论点，提供了重要参考依据[8]。