本文针对国家科技支撑计划子课题“风电机组叶片气动优化设计和结构动力分析”,探讨了能满足风力机叶片气动、结构和稳定性要求的多目标优化方法。通过对不同展向上翼型的相对厚度、弦长等外形参数的优化计算,得到了能使功率利用系数Cp值达到预定目标的气动优化设计结果;考虑结构和制造工艺性要求,修正了气动外形。并对优化后的叶片进行了载荷计算,使叶根载荷得到了降低,并对其进行强度分析。论文的主要内容如下:综合考虑叶片气动性能和载荷情况,即除要保证风力机叶片有良好的气动外形之外,还要兼顾稳定性和结构强度等性能指标,对叶片的整体性能进行多目标优化。叶片的优化设计,是以叶片各展向截面的相对厚度、弦长和扭角为设计变量,建立了多目标优化的数学模型。基于遗传算法思想并利用MATLAB软件,实现了叶片的多目标优化设计。同时,采用该方法对1.5MW风力机叶片进行了优化设计,并与已运行的某商用机型做出对比,以验证该方法的有效性。在FLUENT软件的GAMBIT前处理模块中建立了叶片的三维实体模型,并将建好的风力机叶片模型导入ANSYS软件中进行了模态分析,针对玻璃钢/复合材料的特点进行单元网格划分、施加一定的约束,得到前十阶振型的频率和振型。同时,研究了科里奥利力对叶片模态分析的影响。基于GL坐标系,计算了风力机稳态下的气动力、重力、离心力;以1.5MW水平轴风力机的叶片为例,借助于Bladed for Windows软件,计算了叶片上关键截面处的载荷。并找出根部的最大载荷,在ANSYS软件中进行有限元分析,得出此载荷作用下的变形图及应力云图。安全系数确定后,对其进行静强度校核。根据IEC61400-1标准,拟定了1.5MW水平轴风力机运行的各种工况,分别计算出各工况下的载荷,在Bladed for Windows软件的后处理模块中提取出最大载荷及其所对应的工况,可据此对风力机叶片的强度进行校核。