【摘要】：風(fēng)能是一種可再生的清潔能源,通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的關(guān)鍵部件，葉片的氣動(dòng)外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)換效率,進(jìn)而要對(duì)風(fēng)力機(jī)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(jī)的工作原理,建立風(fēng)力機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型�？紤]到風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速的概率分布,以NM1.3MW型水平軸風(fēng)力機(jī)為例采用改進(jìn)的遺傳算法的對(duì)風(fēng)力機(jī)的葉片進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。以葉片每段年輸出功率最大為目標(biāo)函數(shù)；葉片的弦長(zhǎng)和扭角為設(shè)計(jì)變量；把葉片切分成5個(gè)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(zhǎng)和扭角的最佳值,并與傳統(tǒng)遺傳算法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。 在不同的風(fēng)速下,設(shè)計(jì)出的葉片功率比實(shí)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(yùn)算次數(shù)更少,收斂速度更快,精度更高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：截面1處的弦長(zhǎng)為2.15m,扭角為5.24度；截面3處的弦長(zhǎng)為1.98m,扭角為5.12度；截面5處的弦長(zhǎng)為1.02m,扭角為2.06度。當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),設(shè)計(jì)的葉片功率為62.208kw,實(shí)例的葉片功率為30.280 kw風(fēng)速為15m/s時(shí),設(shè)計(jì)的葉片功率為1146.000 kw,實(shí)例的葉片功率為1278.000 kw；風(fēng)速為25m/s時(shí),設(shè)計(jì)葉片功率為890.901 kw,實(shí)例葉片功率為832.379 kw。 通過(guò)將設(shè)計(jì)出的葉片和實(shí)例給的葉片的功率對(duì)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(duì)比,說(shuō)明了改進(jìn)遺傳算法在風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)方面的實(shí)用性和優(yōu)越性,也說(shuō)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(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2686636