發(fā)布時(shí)間：2017-04-09 04:12

  本文關(guān)鍵詞：基于博弈理論的風(fēng)力機(jī)葉片多目標(biāo)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在能源資源相對(duì)嚴(yán)峻的今天,風(fēng)能作為一種相對(duì)成熟且極具開(kāi)發(fā)前景和開(kāi)發(fā)規(guī)模的能源,得到了社會(huì)的高度重視。風(fēng)力發(fā)電作為風(fēng)能主要利用形式得到了越來(lái)越多的關(guān)注與發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的核心,葉片又是風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵部件,葉片質(zhì)量的優(yōu)劣將會(huì)嚴(yán)重影響到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能以及發(fā)電效率。因此,對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的研究十分必要。本文根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片工作的特點(diǎn),對(duì)葉片的氣動(dòng)性能進(jìn)行了分析研究,并利用動(dòng)量—葉素理論建立了較為完善的風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能分析模型,綜合考慮葉片實(shí)際運(yùn)行中存在的葉尖損失和輪轂損失修正系數(shù),得到更加精確的軸向和切向誘導(dǎo)因子,使葉片氣動(dòng)性能的計(jì)算和受力分析更加準(zhǔn)確。在此基礎(chǔ)上,對(duì)某商用1.5MW風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括材料的選用、剖面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和鋪層設(shè)計(jì)等,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,利用有限元分析軟件ANSYS,對(duì)葉片進(jìn)行參數(shù)化建模,采用殼單元shell99和shell91模擬葉片結(jié)構(gòu),建立葉片有限元模型,對(duì)其進(jìn)行極限載荷下的靜強(qiáng)度分析,得到了葉片的應(yīng)力、應(yīng)變分布;為防止葉片發(fā)生共振,對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析,得到了葉片前十階模態(tài)振形圖;分析表明葉片滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度要求,且不會(huì)產(chǎn)生共振,說(shuō)明了該模型的有效性和實(shí)用性。引入并研究了基于博弈理論的多目標(biāo)優(yōu)化算法。博弈論多用于分析解決如何使具有相互作用的個(gè)體之間實(shí)現(xiàn)均衡的問(wèn)題,其方法與處理多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的過(guò)程有很大的一致性,因此本文嘗試將博弈論思想和方法引入到風(fēng)機(jī)葉片的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中。最后本文以風(fēng)機(jī)年發(fā)電量最大和葉片質(zhì)量最小為目標(biāo),選取適當(dāng)?shù)娜~片參數(shù),采用基于NASH均衡博弈理論的多目標(biāo)博弈優(yōu)化方法對(duì)葉片進(jìn)行氣動(dòng)—結(jié)構(gòu)一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先采取一定方法求取設(shè)計(jì)變量對(duì)各個(gè)目標(biāo)函數(shù)的影響因子,運(yùn)用基于空間距離和力矩大小的策略集劃分方法對(duì)變量進(jìn)行策略集劃分;然后運(yùn)用Matlab和Ansys Apdl語(yǔ)言編寫(xiě)博弈優(yōu)化程序,對(duì)葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后葉片的年發(fā)電量增加了7.14%且葉片質(zhì)量減少了12.2%,很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)葉片進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化的任務(wù),有效解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中氣動(dòng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程分離的缺陷,同時(shí)也證明了所提出優(yōu)化方法的正確性、高效性,為風(fēng)力機(jī)葉片的現(xiàn)代設(shè)計(jì)提供參考。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)機(jī)葉片 氣動(dòng)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)分析 博弈論 多目標(biāo)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK83;O225
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.2 風(fēng)力機(jī)葉片的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 葉片氣動(dòng)性能研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 葉片結(jié)構(gòu)性能研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 基于博弈論的多目標(biāo)優(yōu)化方法及應(yīng)用14-16
• 1.4 目前存在的主要問(wèn)題16
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 水平軸風(fēng)力機(jī)葉片經(jīng)典設(shè)計(jì)理論及方法18-29
• 2.1 風(fēng)機(jī)葉片的整體參數(shù)設(shè)計(jì)18-19
• 2.2 葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論19-27
• 2.2.1 經(jīng)典動(dòng)量理論19-22
• 2.2.2 考慮尾流旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)量理論22-24
• 2.2.3 葉素理論24-25
• 2.2.4 動(dòng)量葉素理論25-26
• 2.2.5 葉尖和輪轂損失修正26
• 2.2.6 葛勞渥特失速修正26-27
• 2.3 葉片設(shè)計(jì)方法27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 風(fēng)力機(jī)葉片有限元建模與靜動(dòng)力學(xué)分析29-43
• 3.1 葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-32
• 3.1.1 葉片材料特性29-30
• 3.1.2 葉片剖面結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)30-31
• 3.1.3 鋪層設(shè)計(jì)31-32
• 3.2 葉片三維模型的建立32-36
• 3.2.1 葉片幾何外形特征32-33
• 3.2.2 創(chuàng)建各截面數(shù)據(jù)點(diǎn)33-34
• 3.2.3 葉片三維實(shí)體模型的建立34-36
• 3.3 葉片有限元分析36-42
• 3.3.1 有限元模型的建立36-37
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析37-40
• 3.3.3 模態(tài)分析40-42
• 3.4 小結(jié)42-43
• 第四章 多目標(biāo)博弈優(yōu)化理論及方法43-50
• 4.1 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的博弈分析方法研究43-44
• 4.1.1 博弈論概述43-44
• 4.1.2 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的博弈描述44
• 4.2 博弈策略集的計(jì)算44-47
• 4.2.1 影響因子計(jì)算44-45
• 4.2.2 基于“空間距離”和“力矩”大小的策略集劃分方法45-47
• 4.3 基于NASH均衡理論的多目標(biāo)博弈設(shè)計(jì)方法47-49
• 4.3.1 NASH均衡博弈理論47
• 4.3.2 分析方法與步驟47-49
• 4.4 葉片多目標(biāo)設(shè)計(jì)與博弈理論之間的關(guān)系49
• 4.5 本章總結(jié)49-50
• 第五章 風(fēng)機(jī)葉片多目標(biāo)博弈求解與分析50-61
• 5.1 葉片多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立50-53
• 5.1.1 設(shè)計(jì)變量的選取50-52
• 5.1.2 目標(biāo)函數(shù)的確立52
• 5.1.3 優(yōu)化約束條件的建立52-53
• 5.2 基于NASH均衡博弈理論的葉片多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題博弈分析53-57
• 5.2.1 策略集計(jì)算53-56
• 5.2.2 1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片多目標(biāo)博弈優(yōu)化實(shí)例分析56-57
• 5.3 結(jié)果分析57-60
• 5.4 小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 全文總結(jié)61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 在學(xué)研究成果68-69
• 致謝69

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本文編號(hào)：294426