【摘要】：葉片作為風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的關(guān)鍵部件,受力異常復(fù)雜,其結(jié)構(gòu)性能及穩(wěn)定性是決定風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行的關(guān)鍵。鋪層參數(shù)決定葉片的性能,并且相互之間存在耦合作用。論文采用響應(yīng)面法和基于偏最小二乘法的優(yōu)化方法,研究了鋪層參數(shù)對(duì)葉片性能的多對(duì)一及多對(duì)多的耦合影響,以獲得使葉片性能達(dá)到最優(yōu)的鋪層參數(shù)優(yōu)化組合,并進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。論文完成的工作如下:闡述了響應(yīng)面法、偏最小二乘法、復(fù)合材料層合板的基礎(chǔ)知識(shí)以及復(fù)合材料的強(qiáng)度和失效準(zhǔn)則、葉片結(jié)構(gòu),建立了風(fēng)力機(jī)葉片的三維模型。根據(jù)經(jīng)典層合板理論,通過單層板的剛度,等效出不同鋪層順序下層合板的剛度矩陣,推導(dǎo)出鋪層順序的表征參數(shù),并建立了鋪層順序表征參數(shù)與層合板剛度等效模型之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,從而使鋪層順序連續(xù)化。以鋪層角度、±X°鋪層厚度比例和鋪層順序?yàn)樽宰兞?葉片強(qiáng)度指標(biāo)(Tsai-wu失效因子)和剛度指標(biāo)(最大位移U)為響應(yīng)變量,依據(jù)響應(yīng)面法,研究了鋪層參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片性能的耦合影響。采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了鋪層參數(shù)試驗(yàn)方案,仿真分析了葉片靜強(qiáng)度和剛度;經(jīng)加中心點(diǎn)析因分析建立了鋪層參數(shù)與葉片性能指標(biāo)間多對(duì)一的二階耦合映射關(guān)系,采用方差分析法對(duì)響應(yīng)面模型和回歸系數(shù)進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn),分析了單一參數(shù)和兩兩參數(shù)耦合對(duì)葉片結(jié)構(gòu)性能的宏觀性影響,得到了鋪層參數(shù)較優(yōu)的取值范圍。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法重新擬定試驗(yàn)方案,分析了葉片的靜強(qiáng)度和剛度,通過偏最小二乘回歸法建立了鋪層參數(shù)與葉片性能的多對(duì)一數(shù)學(xué)模型;采用因子分析法求解出各葉片性能的權(quán)重,并推導(dǎo)出多目標(biāo)綜合決策模型;對(duì)綜合決策模型進(jìn)行優(yōu)化和重要性測度分析,獲得了優(yōu)化的鋪層參數(shù)值和單一參數(shù)以及參數(shù)兩兩交互作用對(duì)葉片結(jié)構(gòu)性能綜合的影響大小。對(duì)優(yōu)化后的鋪層參數(shù)進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證,葉片的性能得到改善,驗(yàn)證了方法的可行性和有效性。論文研究成果為大型復(fù)合纖維風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)鋪層設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了參考依據(jù)。
【圖文】：

1.1 課題研究背景和意義課題源自國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“鋪放參數(shù)對(duì)復(fù)合纖維風(fēng)力機(jī)葉片機(jī)能的耦合作用機(jī)理研究”（51665046）。風(fēng)，是由不同地理位置、不同地區(qū)間的溫差以及不同的大氣壓強(qiáng)分布所產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的氣流。作為一種清潔的能源，人類對(duì)風(fēng)能的利用方式由最古老的提水灌溉逐漸演化成現(xiàn)如今的風(fēng)力發(fā)電。在眾多可再生能源中,風(fēng)能具有蘊(yùn)藏量大、清潔、分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能最有效的途徑之一，其以規(guī)模化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)、廣闊的商業(yè)開發(fā)前景深受世界各國的重視[1-2]。據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）調(diào)查，截止到 2017 年底，世界各國新增裝機(jī)量為52573MW，，中國新增裝機(jī)容量最多，為 19500MW，其次是美國 7017MW、德國6581MW、英國 4270MW 等。全球的風(fēng)電裝機(jī)容量累計(jì)達(dá)到 539581MW，其中中國累計(jì)裝機(jī)為 188232MW，其次是美國 89077MW、德國 56132MW、印度 32848MW 等3]。圖 1-1、圖 1-2 分別為 2001 年—2017 年全球風(fēng)電年新增裝機(jī)容量和累計(jì)裝機(jī)容量。

各國的重視[1-2]。據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）調(diào)查，截止到 2017 年底，世界各國新增裝機(jī)量為52573MW，中國新增裝機(jī)容量最多，為 19500MW，其次是美國 7017MW、德國6581MW、英國 4270MW 等。全球的風(fēng)電裝機(jī)容量累計(jì)達(dá)到 539581MW，其中中國累計(jì)裝機(jī)為 188232MW，其次是美國 89077MW、德國 56132MW、印度 32848MW 等3]。圖 1-1、圖 1-2 分別為 2001 年—2017 年全球風(fēng)電年新增裝機(jī)容量和累計(jì)裝機(jī)容量。圖 1-1 全球風(fēng)電年新增裝機(jī)容量Fig.1-1 Global annual installed wind capacity
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 姜勇;;鋪層參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)性能的影響分析[J];山東工業(yè)技術(shù);2015年23期

2 李莉;張賽;何強(qiáng);胡學(xué)斌;;響應(yīng)面法在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化中的應(yīng)用[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2015年08期

3 孫鵬文;邢哲健;王慧敏;張媛;郜佳佳;;復(fù)合纖維風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J];太陽能學(xué)報(bào);2015年06期

4 史耀耀;俞濤;何曉東;康超;張曉揚(yáng);張軍;;復(fù)合材料帶纏繞成型工藝參數(shù)耦合機(jī)制及優(yōu)化[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2015年03期

5 楊陽;李春;繆維跑;葉舟;;基于多目標(biāo)遺傳算法的風(fēng)力機(jī)葉片全局優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年14期

6 胡俊峰;徐貴陽;郝亞洲;;基于響應(yīng)面法的微操作平臺(tái)多目標(biāo)優(yōu)化[J];光學(xué)精密工程;2015年04期

7 朱杰;蔡新;潘盼;顧榮蓉;;風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年02期

8 何源;桂荔;王燦星;;離心通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲研究現(xiàn)狀與分析[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2014年05期

9 張?zhí)m挺;鄧海龍;郜佳佳;孫鵬文;;鋪層參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片靜態(tài)結(jié)構(gòu)性能的影響分析[J];太陽能學(xué)報(bào);2014年06期

10 黃治娟;胡志光;張秀麗;趙華偉;;風(fēng)機(jī)葉片防覆冰技術(shù)研究[J];華北電力技術(shù);2014年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 汪泉;風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)外形與結(jié)構(gòu)的參數(shù)化耦合設(shè)計(jì)理論研究[D];重慶大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 彭聰聰;響應(yīng)面法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)用上的研究[D];上海海洋大學(xué);2017年

2 解素雯;基于主成分分析與因子分析數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用研究[D];山東理工大學(xué);2016年

3 張森;基于偏最小二乘支持向量機(jī)的水質(zhì)評(píng)價(jià)與預(yù)測研究[D];重慶大學(xué);2014年

4 楊鵬程;紫外吸收光譜結(jié)合偏最小二乘法海水硝酸鹽測量技術(shù)研究[D];國家海洋技術(shù)中心;2013年

5 張慧珍;1.5MW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)性能分析[D];西華大學(xué);2011年

6 趙峰;基于響應(yīng)面法的風(fēng)力機(jī)葉片強(qiáng)度可靠性分析[D];華北電力大學(xué)（河北）;2010年

本文編號(hào)：2689951