基于多目標(biāo)遺傳算法的風(fēng)力機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電是目前最具規(guī)?；_(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源發(fā)電方式。風(fēng)輪將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，是風(fēng)力機(jī)的核心部件；風(fēng)輪由葉片和輪轂組成，其中葉片決定了風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率，是風(fēng)輪的關(guān)鍵部件。為了達(dá)到最佳氣動(dòng)性能，葉片具有復(fù)雜的氣動(dòng)外形，其截面形狀復(fù)雜，并且在翼展方向存在扭角和漸縮的弦長(zhǎng)，構(gòu)成了復(fù)雜的扭曲曲面。這使得葉片設(shè)計(jì)理論深刻、步驟繁瑣、計(jì)算量大，實(shí)體建模存在較大困難。為了防止葉片發(fā)生共振導(dǎo)致疲勞破壞，要求葉片的固有頻率遠(yuǎn)離其激振頻率

2、，因此有必要對(duì)葉片進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)特性分析。
　　 通過(guò)對(duì)不同展向上翼型的相對(duì)厚度、弦長(zhǎng)等外形參數(shù)的優(yōu)化計(jì)算，得到了能使功率利用系數(shù)Cp值達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果；考慮結(jié)構(gòu)和制造工藝性要求，修正了氣動(dòng)外形。并對(duì)優(yōu)化后的葉片進(jìn)行了載荷計(jì)算，使葉根載荷得到了降低，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析。論文的主要內(nèi)容如下：
　　 綜合考慮葉片氣動(dòng)性能和載荷情況，即除要保證風(fēng)力機(jī)葉片有良好的氣動(dòng)外形之外，還要兼顧穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等性能指標(biāo)，

3、對(duì)葉片的整體性能進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是以葉片各展向截面的相對(duì)厚度、弦長(zhǎng)和扭角為設(shè)計(jì)變量，建立了多目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型?；谶z傳算法思想并利用MATLAB軟件，實(shí)現(xiàn)了葉片的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，采用該方法對(duì)1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并與已運(yùn)行的某商用機(jī)型做出對(duì)比，以驗(yàn)證該方法的有效性。
　　 基于GL坐標(biāo)系，計(jì)算了風(fēng)力機(jī)穩(wěn)態(tài)下的氣動(dòng)力、重力、離心力；以1.5MW水平軸風(fēng)力機(jī)的葉片為例，借助于Bladed for