基于遗传算法的风力机叶片优化

绍了遗传算法的基本知识并提出了风力机叶片优化设计模型,采用全局优化的方法,以叶片各截面年发电量最大为设计目标,叶片各截面处的弦长和扭角为优化变量,使用遗传算法进行了搜索寻优。以1.5 MW 风力机为例,利用 MATLAB 软件中已开发的优化程序设计并优化叶片,把用全局优化方法设计的叶片与 Glauert 方法所设计的叶片进行了比较,同时把所设计的叶片与已有叶片相比,结果表明其输出功率明显增加,从而说明了该方法的有效性。     

基于遗传算法的风力机叶片优化设计

提出了风力机叶片的优化设计模型,模型以动量—叶素理论为基础,首先对风力机的气动性能进行计算,然后根据作用在风力机叶片上的气动力,以风力机叶片每段的年能量输出最大为设计目标,使用遗传算法进行寻优搜索。利用开发的优化设计程序,针对特定风场设计截面的最佳弦长和扭角。仿真结果表明,采用遗传算法设计出的叶片在扭角值基本吻合的前提下,比原有叶片在不同的风速下,功率都有所增加,从而证明了算法的实用性和有效性。     

风力机叶片设计的新方法

根据水平轴风力机转子的涡流气动模型，从能量的角度入手，考虑干涉因子和翼型阻力，提出了叶片翼型设计的一种新型计算方法。     

风力机叶片立体图的设计

按照叶片设计的实际过程,在涡流理论设计叶片参数的基础上,提出了一种能在计算机上立体显示叶片截面及结构的设计方法。即基于点的坐标的几何变换理论求解叶片各截面在空间实际位置的三维坐标,基于三维几何建模理论对叶片实体建模。本研究为风力机叶片及其它相似复杂形体的计算机绘图提供了依据,为叶片进一步分析奠定了基础。     

风力机叶片的优化设计

风力机叶片的优化设计对于提高风能利用效率和功率输出有重要的意义。基于求解叶素一动量定理方程,忽略阻力影响,考虑叶尖损失因素,得出了一种风力机叶片的优化设计方法。该方法可以从理论上保证获得最大的风能利用系数,并对于不同翼型的叶片设计具有通用性。     

基于热力熵分析的风力机叶片疲劳早期损伤研究

风力机叶片受到交变载荷作用容易发生疲劳断裂,因此对叶片疲劳损伤的健康监测是十分必要的。故提出基于热力学熵对风力机叶片疲劳损伤研究方法,分析叶片累积熵产随疲劳循环周数变化规律,确定发生疲劳断裂的阈值点。结果发现,叶片的损伤能也是影响疲劳损伤的重要因素;叶片的累积熵产随疲劳循环周数有3个阶段变化,研究得到疲劳损伤阈值点为累积熵产变化曲线的第3阶段起始点,并且阈值点的累积熵产和疲劳断裂熵均为独立固定值,不受载荷、频率、应力比因素影响,经过计算阈值点的累积熵产与疲劳断裂熵比值为0.5。利用其他疲劳实验验证阈值点,结果证明阈值点的确定是准确的。     

风力机变桨轴承故障诊断的冲击链检测法

通过研究风力机变桨轴承的结构和运转条件,本文发现随着叶轮的转动,变桨轴承的滚动体与滚道的四个接触点交替接触,这使得滚动体在滚道上连续滚动的时间较短。本文通过在叶轮不旋转时采集变桨轴承振动信号,得到滚动体在滚道上较长时间连续滚动的振动信号。通过分析变桨轴承故障振动信号的特征,得到了其冲击振动规律,提出了在时域波形中自动识别冲击振动及其近似周期性的冲击链检测方法。应用结果表明,冲击链检测方法能够有效地自动检测变桨轴承的局部故障以及滚道内存在异物的状态。     

基于逆向工程的风力机叶片动态特性分析

综合逆向工程软件imageware,三维造型软件UG和有限元软件ANSYS,建立了750kw风力机旋转风轮的实体模型和有限元模型,对其振动模态做了仿真分析,得到振动模态数值分析结果,对叶片的动态特性进行了分析和比对,为叶片的进一步研究提供了可靠的基础。     

基于Matlab与Solidworks方法的风力机叶片优化设计

为了提高风力机把风能转化为机械能的效率,本文依照Wilson优化设计方法得出风力机叶片优化设计的数学模型,并以Matlab软件为工具编写出叶片设计的计算程序。基于点的坐标的几何变换理论,对翼型坐标数据进行三维坐标变换,计算出叶片各点的三维坐标。用三维建模软件Solidworks进行精确的三维建模。该方法为风力机叶片和其它相似复杂形体的三维建模提供了依据,为叶片进一步分析奠定了基础。     

基于气弹耦合特征的风力机叶片优化设计

为提高风力机叶片气动结构性能,基于风力机风轮空气动力学及叶片结构动力学原理,选取叶片所处位置及扭转变形为自由度,在研究叶片摆振、摆振方向各阶振动模态的基础上,提出风力机叶片气动弹性耦合振动变形计算模型。基于风力机整机部件构成及输出功率特征,提出风力机叶片优化设计模型,对某5 MW风力机叶片的进行形状优化设计,通过对比分析优化叶片和原始叶片的输出功率及气弹载荷特性,验证优化叶片气动及结构性能的优越性。     

基于自适应时频分解的瞬态冲击信号提纯

在分析非平稳振动信号中瞬态冲击信号和平稳振动信号各自特点的基础上,发展了新的提纯机械故障冲击成分的信号处理方法。首先选择Chirplet基函数将被分析信号自适应展开,得到噪声抑制,高分辨率且无交叉干扰项的自适应时频谱,然后分别使用了两种方法从自适应时频谱中恢复出瞬态冲击分量。一种是采用振动冲击信号模型的时频分布去逼近时频滤波后的冲击分量时频分布,继而借助信号模型重构出冲击分量;另一种是根据冲击信号的Chirplet基函数的参数表达特征,直接选择所需基函数对冲击分量进行重构。最后,采用这两种方法分别对齿轮和轴承的故障信号进行分析,分析结果验证了这两种方法对瞬态冲击信号提取都非常有效,在机械故障诊断中有很大的参考价值。     

基于OptiStruct的风力叶片拓扑优化设计

基于OptiStruct的优化平台对二维薄板和风力叶片进行了不同目标的拓扑优化,给出了均匀材料和复合材料结构分别在最小位移和应力目标下的拓扑优化结构。结果表明拓扑优化方法能够对复和材料的风力叶片进行有效优化,并提供材料的优化布局方案。     

基于BEM-GDW综合理论对风力机叶片优化

基于一种新的风力机气动性能理论——BEM-GDW综合理论,考虑实际年风速分布概率,以年发电量最大为目标,结合遗传算法搜索寻优,建立叶片优化设计程序。运用此程序,对某2MW水平轴风力机叶片进行优化设计。优化后的风力机叶片的扭角、弦长及相对厚度的分布均保持光滑并连续性过渡,便于生产和加工。同时叶片捕风能力与年发电量较之原叶片都大大提高,具有一定的理论和工程实用价值     

基于多字典-共振稀疏分解的脉冲故障特征提取

针对信号共振稀疏分解(RBSSD)方法中因字典单一导致其在处理低信噪比信号时存在分解不完全,以及因参数繁多选取困难而使其在实际工程中存在应用局限的问题,提出了多字典-共振稀疏分解(MD-RBSSD)方法。该方法在RBSSD调Q字典的基础上添加了Symlet8字典和正弦字典,通过对RBSSD分解后的低共振分量进行再次分离来实现对故障脉冲的增强提取。同时,引入相关峭度指标对提取结果进行量化评价,以验证分解结果的可靠性。算法仿真、实验分析和工程实例结果均表明,与传统RBSSD方法相比,所提出的MD-RBSSD方法能够更加准确有效地提取故障冲击成分,降低了RBSSD参数选择的难度,从而增加了RBSSD方法在工程领域的适用性。     

基于BEM理论的小型风机叶片设计与分析

风力发电机叶片是吸收风能并将其转换成机械能的重要部件之一,叶片的翼型、数量和尖速比都直接影响叶片接受风能的效率.本文针对风力发电机的关键部件叶片进行了系统的研究与设计.     

基于约束主导混合粒子群算法的风力机叶片优化方法研究

为提高叶片在额定风况和低速风况下的功率系数,研究叶片各叶素处的气动外形参数分布。针对风力机通常运行在低风速风况下,而叶片的优化模型很少考虑该因素的影响,建立基于叶素动量理论和Wilson理论的带低风速功率系数的非线性约束优化模型。由于在处理约束条件的惩罚函数法中罚因子难以确定,而导致算法过早陷入局部解的早熟现象,提出一种结合可行性约束主导处理方法的混合粒子群算法。该算法基于粒子群优化和模拟退火理论,采用可行性约束主导在退火概率突跳下对不可行约束解进行随机生存选择,使种群保持多样性,从而朝更优方向进化,解决了非线性约束条件难以处理和种群易陷入局部解的问题。以1.5 MW风力机叶片为研究对象,建立非线性约束优化模型,对该算法进行了验证。研究成果表明该方法可以有效地处理优化模型的非线性约束,避免优化过程陷入早熟,提高了叶片在额定风速和低风速区域的功率系数。为非线性约束处理方法的研究提供了一种很好的理论分析途径。     

风电叶片曲面造型研究

风电叶片是风力发电机组的关键核心部件之一.其型面是复杂的三维扭曲曲面,由于考虑气动外形参数分布、翼型相容性以及数控加工制造等因素,所以叶片曲面造型至关重要.论文首先介绍曲面分类,重点介绍风电叶片曲面造型及曲面质量检查方法.为提高叶片表面光顺程度,提升叶片模型检验技术,减少叶片外型表面上的些许瑕疵提供指导.     

基于钝尾缘翼型叶片的三维风力机性能分析

随着风力机向大型化发展,为有效提升风力机叶片的性能以及结构强度,将钝尾缘翼型应用于风力机叶片设计。以NACA639XX系列翼型为基准翼型,通过Hicks-Henne型函数和钝尾缘函数对翼型进行参数化拟合,使用多岛遗传算法优化得到层流钝尾缘翼型族(USST-XXX)。将此翼型族中相对厚度为21%的USST-211翼型与NACA63921层流翼型替换NREL PhaseVI叶片截面的S809翼型,建模得到两种三维风力机叶片,采用数值模拟的方法,对这两种叶片不同风速下的流场进行分析,并与NREL Phase VI风力机叶片的气动性能进行对比。数值模拟结果表明,在额定风速附近,采用层流钝尾缘翼型所构造的新叶片风力机的风能利用系数高于其他两种叶片。研究结果表明优化得到的层流钝尾缘翼型族可以有效提升风力机气动性能,在大型水平轴风力机叶片设计方面具有良好的应用前景。     

基于SCADA的风力机叶片PHM系统设计与实现

随着我国风电产业的迅速发展,风机装机容量逐渐增加,叶片的长度也随之增长,所以风机产生故障的机率越来越大,因此,开展风力机叶片预测与健康管理(Prognostics and Health Management,简称PHM)的研究具有重要意义.首先,从监控与数据采集系统(Supervisory Control and Da...