基于多目標遺傳算法的風力機葉片優(yōu)化設計研究.pdf

1、風力發(fā)電是目前最具規(guī)?；_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。風輪將風的動能轉換為機械能，是風力機的核心部件；風輪由葉片和輪轂組成，其中葉片決定了風能的轉換效率，是風輪的關鍵部件。為了達到最佳氣動性能，葉片具有復雜的氣動外形，其截面形狀復雜，并且在翼展方向存在扭角和漸縮的弦長，構成了復雜的扭曲曲面。這使得葉片設計理論深刻、步驟繁瑣、計算量大，實體建模存在較大困難。為了防止葉片發(fā)生共振導致疲勞破壞，要求葉片的固有頻率遠離其激振頻率

2、，因此有必要對葉片進行動力學和振動特性分析。
　　 通過對不同展向上翼型的相對厚度、弦長等外形參數(shù)的優(yōu)化計算，得到了能使功率利用系數(shù)Cp值達到預定目標的氣動優(yōu)化設計結果；考慮結構和制造工藝性要求，修正了氣動外形。并對優(yōu)化后的葉片進行了載荷計算，使葉根載荷得到了降低，并對其進行強度分析。論文的主要內容如下：
　　 綜合考慮葉片氣動性能和載荷情況，即除要保證風力機葉片有良好的氣動外形之外，還要兼顧穩(wěn)定性和結構強度等性能指標，

3、對葉片的整體性能進行多目標優(yōu)化。葉片的優(yōu)化設計，是以葉片各展向截面的相對厚度、弦長和扭角為設計變量，建立了多目標優(yōu)化的數(shù)學模型。基于遺傳算法思想并利用MATLAB軟件，實現(xiàn)了葉片的多目標優(yōu)化設計。同時，采用該方法對1.5MW風力機葉片進行了優(yōu)化設計，并與已運行的某商用機型做出對比，以驗證該方法的有效性。
　　 基于GL坐標系，計算了風力機穩(wěn)態(tài)下的氣動力、重力、離心力；以1.5MW水平軸風力機的葉片為例，借助于Bladed for