【摘要】：風(fēng)能是一種可再生的清潔能源,通過風(fēng)力發(fā)電機將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。風(fēng)力發(fā)電機的葉片是實現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的關(guān)鍵部件，葉片的氣動外形結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了風(fēng)力機的轉(zhuǎn)換效率,進(jìn)而要對風(fēng)力機葉片的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化： 本文根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機的工作原理,建立風(fēng)力機葉片優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型�？紤]到風(fēng)場風(fēng)速的概率分布,以NM1.3MW型水平軸風(fēng)力機為例采用改進(jìn)的遺傳算法的對風(fēng)力機的葉片進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。以葉片每段年輸出功率最大為目標(biāo)函數(shù)；葉片的弦長和扭角為設(shè)計變量；把葉片切分成5個段,利用MATLAB優(yōu)化工具箱求出每段的最大功率,進(jìn)而確定每段葉片截面處的弦長和扭角的最佳值,并與傳統(tǒng)遺傳算法的計算結(jié)果進(jìn)行了比較。 在不同的風(fēng)速下,設(shè)計出的葉片功率比實例中的葉片功率都有一定程度的提高。采用的改進(jìn)遺傳算法與傳統(tǒng)的遺傳算法相比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：改進(jìn)后的遺傳算法可以選用更小的種群,運算次數(shù)更少,收斂速度更快,精度更高。實驗結(jié)果為：截面1處的弦長為2.15m,扭角為5.24度；截面3處的弦長為1.98m,扭角為5.12度；截面5處的弦長為1.02m,扭角為2.06度。當(dāng)風(fēng)速為5m/s時,設(shè)計的葉片功率為62.208kw,實例的葉片功率為30.280 kw風(fēng)速為15m/s時,設(shè)計的葉片功率為1146.000 kw,實例的葉片功率為1278.000 kw；風(fēng)速為25m/s時,設(shè)計葉片功率為890.901 kw,實例葉片功率為832.379 kw。 通過將設(shè)計出的葉片和實例給的葉片的功率對比,改進(jìn)遺產(chǎn)算法的收斂圖和一般遺傳算法的收斂圖對比,說明了改進(jìn)遺傳算法在風(fēng)機葉片設(shè)計方面的實用性和優(yōu)越性,也說明了改進(jìn)遺傳算法要比一般遺傳算法在多目標(biāo)函數(shù)中具有更高的實用價值。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2686636