針對典型海上風(fēng)電場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。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,通過結(jié)合有限元分析與進(jìn)化策略對風(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)計方法可為海上風(fēng)電固定式支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。 

【文章來源】：可再生能源. 2020,38(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【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。通過編寫相應(yīng)程序產(chǎn)生父輩和子代，更新有限元模型中對應(yīng)的主尺度參數(shù)，計算得到每組參數(shù)對應(yīng)結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)與整體體積，并對其進(jìn)行篩選排序，從中挑選出表現(xiàn)型較好的個體。

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��；平均值由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；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%�？缍戎档臏p小趨勢說明父本內(nèi)部個體體積呈收斂趨勢，標(biāo)準(zhǔn)差的減小趨勢表明父本內(nèi)部個體體積的波動趨于平緩。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)體積將收斂于某個值，該值所對應(yīng)的父本個體的參數(shù)即為最優(yōu)參數(shù)。


本文編號：2985872