H型风力发电机作为一种新型的风能利用设备逐渐受到人们的重视。相比于目前广泛应用的水平轴风力机,H型风力机在制造、运行和维护等方面有诸多优点。但目前H型风力机的气动分析和设计理论并不完善,现有的动态失速模型不能准确反应叶片的动态失速特性,翼型参数对叶片动态失速性能的影响尚不明确,这些问题都为H型风力机的分析和设计带来了困难。本文以H型风力机的基础翼型——NACA 4-dig系列翼型为研究对象,结合H型风力机的运行特点,简化了双致动盘多流管理论,改进了现有的动态失速模型。通过数值模拟的方法研究了H型风力机翼型的主要参数对动态失速性能的影响。最后设计了一种H型风力机叶片专用的涡流发生器,并通过试验验证其对叶片动态失速的改善效果。本文研究的主要内容包括:基于H型风力机工作时的非定常气动特性,提出了下风区局部叶尖速比的概念,简化了双致动盘多流管理论,在此基础上对B-L和MIT等动态失速模型进行改进。将改进模型计算结果与实验数据对比后发现:MIT改进模型对上风区的切向力系数和下风区的法向力系数预测精度较高;B-L改进模型对上风区法向力系数和下风区切向力系数的计算结果与实验数据吻合良好。使用数值模拟的方法对叶片翼型表面的流动情况进行研究,观察翼型表面涡的产生、发展、分离、相互诱导和再附着过程。对比不同厚度、不同弯度的翼型在不同叶尖速比下呈现出的失速特性发现:在低叶尖速比工况下,增大翼型弯度和厚度可以提高切向力系数;高叶尖速比时,小弯度((?)≤4%),薄翼型((?)≤12%)有更好的气动性能。根据H型风力机的工作特性,确定涡流发生器在叶片上的布置方式和设计参数,试验验证涡流发生器对叶片动态气动特性的改善效果。试验发现:涡流发生器在低叶尖速比下(λ≤2)改善效果尤为明显,当λ=1.5时,升力系数峰值提高了37.5%。本文的研究为H型风力机专用叶片的设计提供了指导。将涡流发生器应用于H型风力机叶片,在改善叶片失速性能方面取得了良好的效果。