基于竞争博弈决策方法的风力机叶片气动与结构优化设计

建立风力机叶片气动模型、结构模型和有限元模型,以7个标准翼型的弦长、扭角、铺层数、铺层位置、腹板位置、主梁帽宽度等27个参数作为设计变量,综合考虑风力机叶片的气动与结构性能,以风力机叶片年发电量和质量为目标函数,考虑叶片强度、刚度、振动性等约束条件,建立风力机叶片多目标优化设计模型。运用竞争博弈决策方法对实际叶片算例进行求解,将叶片气动目标与结构目标作为两个博弈方,并通过模糊聚类将设计变量集合分割为各博弈方拥有的策略子空间,各博弈方以自身博弈得益函数为目标,在各自的策略子空间中进行优化,通过多轮博弈并根据收敛准则获得最终的博弈方案。结果表明,通过竞争博弈得到的叶片参数更为合理,不但减轻了叶片质量,而且增加了其年发电量,显示了方法的有效性。