風力機概念設計階段多學科可靠性優(yōu)化設計方法研究.pdf

1、隨著市場競爭的加劇,風能產(chǎn)業(yè)對于風力機的可靠性及成本控制提出了更高的要求。開發(fā)商希望在產(chǎn)品設計的早期(概念設計階段)就可以估算成本,并且在確保產(chǎn)品滿足性能和可靠性的前提下降低成本,提高產(chǎn)品的市場競爭力。
　　 風力機概念設計階段需要確定風輪直徑、葉尖速比、塔架高度等一系列參數(shù),而這些參數(shù)之間是相互耦合的。本文以水平軸式變速恒頻變漿距風力機為對象,研究了風力機概念設計階段多學科可靠性優(yōu)化設計方法,主要成果如下:
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2、)以單位發(fā)電成本最低為設計目標建立了風力機多學科可靠性設計模型,分析了風力機概念設計中基本設計變量及主要部件對設計目標的影響,并進行了風力機多學科可靠性求解策略的研究。
　　 (2)基于葉素動量理論進行了風力機葉片氣動性能計算,對葉片的弦長和扭角進行了優(yōu)化。根據(jù)得到的風力機葉片氣動性能,結合風速分布模型及風速-高度模型建立了概念設計階段風力機年發(fā)電量估算模型,并研究了幾個關鍵參數(shù)對年發(fā)電量的影響。
　　 (3)建立了風力

3、機齒輪箱的概念設計可靠性優(yōu)化模型,利用中心點法進行疲勞可靠度的計算,以齒輪體積最小和齒輪箱體積最小為目標進行了多目標優(yōu)化,并針對不同傳動方案進行了比較。
　　 (4)建立了風力機塔架的概念設計可靠性優(yōu)化模型,簡化了塔架力學模型并分析了其主要失效模式,以塔架成本最低為設計目標對塔架壁厚進行了可靠性優(yōu)化,結合年發(fā)電量估算模型分析了塔高對塔架成本及年發(fā)電量的影響。
　　 (5)研究了風力機概念設計階段葉片、塔架及齒輪箱的可靠度