水平轴风力机中由于叶片与塔架流场的相互干涉作用引起的风力机气动参数变化的非定常效应称为塔影效应,塔影效应对于风力机性能有重要影响。本文综述了风力机塔影效应研究情况与研究方法的现状,通过采用CFD数值模拟的方法对塔影效应进行了非定常数值模拟研究。本文针对美国国家可再生能源实验室(NREL)在Ames的低速风洞中进行的两叶片定转速失速型风力机的风洞实验,建立了包括叶片和塔架在内的风力机整机的全三维CFD数值模拟模型。验证了定常数值计算模型的正确性和可靠性,并在定常计算的基础上进行三维模型的非定常计算。鉴于全三维整机模型进行数值模拟计算的诸多限制条件,本文根据风力机理论中的动量-叶素理论(Blade Element-Momentum Theory)的基本思想,提出了一种适合于风力机塔影效应研究的新的简化计算模型——风力机叶片切片段模型。该模型假设所选取的叶片段近似地看作一个叶素,与其相邻的叶片段对其气动性能没有影响,即忽略了叶片段的展向流动。本文在CFD方法的基础上对该模型进行了定常计算,以验证模型的正确性与可靠性,并在定常计算结果的基础上进行非定常计算。非定常模拟结果显示,采用叶片切片段模型得到的数值计算结果与实验值基本吻合,很好地反映塔影效应的情况。本文在验证风力机叶片切片段模型用于捕捉塔影效应的可靠性的基础上,进一步研究了风轮与塔架的距离对于塔影效果的影响。通过对不同距离数值模拟结果的对比发现,在风轮平面与塔架的距离越近,塔架与叶片的干涉越强烈,塔影效应也就越明显;风轮平面与塔架的距离越大,干涉作用越弱,当距离足够大时两者的干涉作用基本上可以忽略。