中文摘要：

本项目以直线翼垂直轴风力机和叶片表面结冰这两个风能研究领域的热点和前沿方向为研究对象，通过野外试验、数值模拟计算和风洞试验相结合的手段，对直线翼垂直轴风力机叶片表面结冰情况以及结冰对叶片和风力机气动特性的影响进行了研究。野外试验观测到了叶片表面的结霜、霜冰和瘤冰，分析出了与风速、风向、温度和湿度的关系；风洞结冰试验获得了在不同风速、空气水滴流量和攻角下的叶片表面结冰情况，拍摄了大量的叶片前缘和尾缘的结冰照片，结冰面积随翼型迎风面积、风速和空气中水滴流量增加而增加，在一定条件下，结冰面积达到翼型面积的30%以上；将结冰后的叶片翼型组合成直线翼垂直轴风力机模型，模拟计算了叶片和模型的静、动态气动特性，计算结果表明叶片结冰后的阻力系数增大，升阻比降低，叶片总体的气动特性降低；叶片结冰后的风力机的起动力矩降低，尖速比下降，输出力矩减少，可达30%以上。本项目可为直线翼垂直轴风力机的基础研究提供实验和理论依据，为开发适用于寒冷地区的风能利用系统，以及叶片表面的防结冰和除冰技术提供重要参考。