針對(duì)典型海上風(fēng)電場(chǎng)3 MW固定式三樁單立柱風(fēng)力機(jī)支撐結(jié)構(gòu)主尺度優(yōu)化問(wèn)題,文章采用參數(shù)化建模方式進(jìn)行力學(xué)建模,在有限元分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合生物進(jìn)化策略,以風(fēng)機(jī)塔頂位移、結(jié)構(gòu)最大Mises應(yīng)力為限制條件,以減小支撐結(jié)構(gòu)整體體積為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)海上三樁單立柱風(fēng)力機(jī)支撐結(jié)構(gòu)主尺度參數(shù)進(jìn)行多參數(shù)同步優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究結(jié)果表明:在保證風(fēng)機(jī)塔架剛度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下,通過(guò)結(jié)合有限元分析與進(jìn)化策略對(duì)風(fēng)機(jī)主尺度參數(shù)進(jìn)行同步優(yōu)化,風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)整體體積明顯下降,優(yōu)化效果明顯。該多參數(shù)同步優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可為海上風(fēng)電固定式支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。 

【文章來(lái)源】：可再生能源. 2020,38(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

海上風(fēng)力機(jī)支撐結(jié)構(gòu)有限元模型

基于研究現(xiàn)狀，本文引入（μ+λ）-ES進(jìn)化策略與有限元分析相結(jié)合，開(kāi)展海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)多參數(shù)同步優(yōu)化分析，主要算法流程如圖2所示。以減小三樁支撐結(jié)構(gòu)的體積為本文的優(yōu)化目標(biāo)，為保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求，以塔頂位移小于0.6 m、結(jié)構(gòu)最大Mises應(yīng)力低于120 MPa為限制條件。通過(guò)編寫(xiě)相應(yīng)程序產(chǎn)生父輩和子代，更新有限元模型中對(duì)應(yīng)的主尺度參數(shù)，計(jì)算得到每組參數(shù)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)與整體體積，并對(duì)其進(jìn)行篩選排序，從中挑選出表現(xiàn)型較好的個(gè)體。

每代父本體積的平均值、最大值和最小值隨優(yōu)化進(jìn)行的變化趨勢(shì)如圖3所示。由圖3可知：隨著優(yōu)化的進(jìn)行，平均值、最大值和最小值不斷減�。黄骄涤�146.458 m3降低到123.994 m3，降低了15.3%；最大值由166.77 m3降低到125.653m3，降低了24.7%；最小值由127.526 m3降低到119.91 m3，降低了9.4%。父本結(jié)構(gòu)體積的平均值、最大值和最小值下降明顯，這與減小整體結(jié)構(gòu)體積的優(yōu)化目標(biāo)相吻合，優(yōu)化效果明顯。每代父本體積跨度值以及標(biāo)準(zhǔn)差如圖4所示。由圖4可知：隨著優(yōu)化的進(jìn)行，跨度值和標(biāo)準(zhǔn)差均呈減小趨勢(shì)；跨度值由39.244 m3降低到5.743 m3，降低幅度為85.4%；標(biāo)準(zhǔn)差由13.012 m3降低到1.701 m3，降低幅度為86.9%。跨度值的減小趨勢(shì)說(shuō)明父本內(nèi)部個(gè)體體積呈收斂趨勢(shì)，標(biāo)準(zhǔn)差的減小趨勢(shì)表明父本內(nèi)部個(gè)體體積的波動(dòng)趨于平緩。依據(jù)上述規(guī)律可以推斷，父本體積跨度值及標(biāo)準(zhǔn)差會(huì)隨著優(yōu)化的進(jìn)行最終趨于零，結(jié)構(gòu)體積將收斂于某個(gè)值，該值所對(duì)應(yīng)的父本個(gè)體的參數(shù)即為最優(yōu)參數(shù)。


本文編號(hào)：2985872