当今全球经济迅速发展，人类的生产、生活依赖于各种能源。目前使用的大多数能源是石油、煤炭、天然气等传统化石能源，这些能源的不合理使用给生态环境带来了严重的影响。化石能源的短缺以及环境的压力，促使人们开始寻找新型可再生能源，例如太阳能、潮汐能、风能、地热能等。其中，风能具有分布广泛、便于利用等优点，可经叶片转换为机械能，再由发电机转换为电能，对风能的合理利用可缓解能源短缺及环境污染问题，从而改善人们的生存环境。1989年，我国在新疆达坂城建立了第一个示范运行风电场。21世纪以来，我国风电行业发展迅速。根据2005年第三次全国风能资源普查结果，我国陆地可开发风能资源为2.97亿千瓦，海上可开发风能资源为7.5亿千瓦。2006年以来，我国风电建设一直保持高速增长态势(见图1-1)，到2010年我国累计装机容量超过美国位于世界第一位(见图1-2)，之后我国累计装机容量一直稳居世界第一。目前，国内风力发电的发电量排名第三，仅次于火力发电和水力发电，风力发电是更为清洁的发电方式。国家“十二五”期间出台的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》提出，要“重点研究开发大型风力发电设备，沿海与陆地风电场和西部风能资源密集区建设技术和装备”，到2020年我国总装机容量有望达到20万MW。
近年来，风力机设计上的突破和制造业的发展为风力机大型化提供了技术支持，叶片直径由最初的15m发展到现如今的150m。但是，除了风机尺寸，风电场的宏观选址与微观选址都影响着发电效率，另外，风场还会对风力机的使用寿命产生影响。在风资源丰富的地区如何提高发电效率、降低建造成本和损耗，是目前风电场开发的重要问题。随着计算流体力学(CFD)的发展，其在风机尾流、风机翼型优化、风机微观选址、风机流固耦合等方面发挥了越来越重要的作用。
CFD产生于1940年代，于1960年代逐渐形成为一门独立的学科。CFD的基本思想可以归结为：把原来在时间域及空间域上连续的物理场，例如压力场和速度场，用一系列有限个离散点上的变量集合来代替，通过一定的原则和方式建立起离散点场变量关系的代数方程，然后求解这些方程组获得这些变量的近似值。CFD的发展可以分为三个阶段：
a． 理论阶段(1965-1974)：此时CFD的主要研究内容是解决一些基本理论问题，如网格划分、模型方程、数值方法等；
b． 应用阶段(1975-1984)：随着CFD理论的完善，此阶段主要是将CFD应用到实际工程中去，如航空航天、土木工程、风力发电等；
c． 快速发展阶段(1984-至今)：如今CFD在工程应用中取得了丰硕的成果，同时在学术界也得到了充分认可。如在风电场微观选址的应用上，目前有WindFarmer、WindPro、WindSim等软件，它们可实现风力机的自动优化布置。
近年来，CFD技术在风能利用中得到了广泛的应用，CFD数值模拟适用于边界层精细流场模拟，虽然存在湍流理论发展不够成熟的问题，但现有近似模型的精度可满足工程要求。本书后续章节将从CFD的基本理论出发，详细介绍CFD技术在风能利用中的应用进展。由于绪论篇幅有限，以下将简单介绍CFD在风力发电中的相关应用。
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