在现代风力机及叶片的气动设计与分析中,基于动量叶素理论的工程方法由于其求解快速简便,在工业界一直占据着统治地位。随着技术的发展,风电机组向着大型化的方向发展,这对风电机组及叶片的分析与设计提出了更高的精度要求。考虑到叶片周围的复杂流动及叶片的柔性大变形等复杂的非线性效应,需要采用高精度的模型来获得精确的计算结果,从而指导设计与优化。虽然现代计算流体力学方法基本可以达到这样的目的,但却严重受限于高昂的计算代价,在工程上实用性不高。本论文针对风电叶片的设计与分析,研究并发展基于POD(Proper Orthogonal Decomposition)方法的降阶模型。该模型在保持一定计算精度的条件下,大幅度减少计算量,这对于叶片设计、非定常气动与气弹分析、整机控制中的实时模拟等具有重要的意义。本文首先通过对NREL开发的S809二维翼型以及Phase VI三维叶轮的气动性能进行了数值模拟,分别应用S-A和k-co SST不同的湍流模型进行了分析,与风洞实验数据进行了对比,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上对基于POD方法的降阶模型的基础理论进行了讨论。对于顶盖驱动方腔流计算域网格简单、流动状态为层流的问题,直接应用降阶模型即可解决；对于翼型绕流问题的降阶模型的研究,针对第二、三类边界条件的问题产生的压力内积项采用多元线性回归的方法进行建模；对湍流粘性系数应用准静态的PODI的方法建模,将降阶模型扩展到更为实际的算例应用。论文对基于POD方法的降阶模型应用在风力机最典型的动态失速问题进行了研究,结果表明,该方法可以捕捉到流动的非线性和非定常效应,对于升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数在失速过程中的迟滞效应可以很好的模拟。最后,对三维旋转坐标系下的降阶模型进行了推导,对哥氏力和离心力产生的源项进行了建模,对降阶模型的三维扩展进行了展望。