随着能源危机的日益加剧，可再生能源的研究越来越受到人们重视。风能，作为可再生能源的一种，凭借其清洁、储量丰富、可循环利用等优点，受到广泛青睐。风能最广泛的用途为风力发电，而风力发电机作为风力发电的载体，对其气动性能研究成为风电领域的关注焦点。本文以美国Sandia实验室5mΦ型垂直轴风力发电机作为研究对象，用计算流体力学(CFD)方法对其气动性能进行分析，并与风机传统计算方法所得的结果进行对比分析，主要研究内容如下：首先，根据叶素动量理论，对Φ型风力发电机进行运动和受力分析。结合流管模型，使用MATLAB软件编程计算不同尖速比下风机的风能利用率，得到能直接反应风机气动性能的特性曲线，为CFD方法计算结果提供对比参照。其次，从CFD基础理论出发，使用CFD方法对Φ型风力发电机NACA0015翼型气动性能进行分析。利用CFD软件FLUENT计算，得出不同攻角下翼型的升力系数和阻力系数变化曲线，并得到翼型不同攻角下流场的速度流线图。接着，使用CFD方法，对Φ型风力发电机整机进行数值模拟。利用FLUENT前处理软件GAMBIT对风机流场进行三维网格划分，将网格文件导入到FLUENT中计算。通过计算风机在8个不同尖速比下的风能利用效率，得到风机的风能特性曲线，所得结果与叶素动量理论法所得结果进行比较，以实验值为标准，得出CFD方法对风机风能特性的预报更为准确。最后，取风力发电机赤道圆截面进行分析，使用CFD方法分析翼型弦长、叶轮个数和翼型种类等因素对风力发电机风能利用率的影响规律。本论文研究成果具有良好的工程应用价值，提供一种预报垂直轴风力发电机空气动力学性能的新方法。