[發明專利]一種水平軸風力機葉片鋪層的優化設計方法

有效

• 申請號: 201210193839.2
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102750410A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 廖猜猜;石可重;趙曉路;徐建中
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種極限載荷條件下葉片鋪層的優化設計方法，其特征在于，所述優化設計方法包括如下步驟：

步驟S1、獲得風力機葉片的初始鋪層方案，對葉片的初始鋪層進行參數化建模；

步驟S2、根據參數化建模后的葉片鋪層，得到葉片展向各截面的鋪層信息；

步驟S3、根據葉片展向各截面的鋪層信息，采用經典層合板理論并假設周向應力為零，計算葉片的質量線密度分布和剛度分布；

步驟S4、根據葉片的質量線密度分布和剛度分布計算葉片的固有頻率；

步驟S5、根據葉片各截面的極限載荷分布及葉片的結構特性參數求取葉片的最小極限安全因子以及最大葉尖偏移；所述結構特性參數包括葉片截面的揮舞剛度、擺振剛度、扭轉剛度、抗拉剛度、質量線密度、質量中心和彈性中心；

步驟S6、判斷葉片的固有頻率、最小極限安全因子以及最大葉尖偏移是否滿足約束條件，如果滿足則沿葉片分段積分得到葉片的總質量；否則，直接令葉片質量為一很小的常數值，如-99999；

步驟S7、采用智能優化算法對葉片鋪層進行優化，改變葉片的鋪層，繼續步驟S2至步驟S6，直至得到最優的葉片鋪層方案。

2.根據權利要求1所述的極限載荷條件下葉片鋪層的優化設計方法，其特征在于，步驟S3中，采用經典層合板理論并假設周向應力為零計算葉片各截面的剛度特性、質量線密度，得到葉片沿展向的質量線密度分布和剛度分布。

3.根據權利要求1所述的極限載荷條件下葉片鋪層的優化設計方法，其特征在于，步驟S4中，將葉片簡化成葉根固定在輪轂的懸臂梁，根據葉片截面的質量線密度和剛度值得到質量矩陣和剛度矩陣

M‾ij=∫0Lm·(x)ψi(x)ψj(x)dx,]]>

K‾ij=∫0LEIF(x)ψi′′(x)ψj′′(x)dx+∫0Lψi′(x)ψj′(x)∫xL(m·(x)Ω2r)drdx,]]>

其中，為截面質量線密度；EI_F(x)為彈性主軸坐標系下的截面揮舞剛度；L為葉片單元段的長度；Ω為風輪轉速；r為截面的旋轉半徑；ψ_i(x)和ψ_j(x)為形狀函數，分別取為xⁱ⁺¹和x^j+1，式中1≤i,j≤n,n為大于等于5的整數，一般取為5。

計算由質量矩陣和剛度矩陣構成的常系數方程的特征值，得到葉片的揮舞頻率。