【摘要】：隨著市場競爭的加劇，風(fēng)能產(chǎn)業(yè)對(duì)于風(fēng)力機(jī)的可靠性及成本控制提出了更高的要求。開發(fā)商希望在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期（概念設(shè)計(jì)階段）就可以估算成本，并且在確保產(chǎn)品滿足性能和可靠性的前提下降低成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。 風(fēng)力機(jī)概念設(shè)計(jì)階段需要確定風(fēng)輪直徑、葉尖速比、塔架高度等一系列參數(shù)，而這些參數(shù)之間是相互耦合的。本文以水平軸式變速恒頻變漿距風(fēng)力機(jī)為對(duì)象，研究了風(fēng)力機(jī)概念設(shè)計(jì)階段多學(xué)科可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，主要成果如下： （1）以單位發(fā)電成本最低為設(shè)計(jì)目標(biāo)建立了風(fēng)力機(jī)多學(xué)科可靠性設(shè)計(jì)模型，分析了風(fēng)力機(jī)概念設(shè)計(jì)中基本設(shè)計(jì)變量及主要部件對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的影響，，并進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)多學(xué)科可靠性求解策略的研究。 （2）基于葉素動(dòng)量理論進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能計(jì)算，對(duì)葉片的弦長和扭角進(jìn)行了優(yōu)化。根據(jù)得到的風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能，結(jié)合風(fēng)速分布模型及風(fēng)速-高度模型建立了概念設(shè)計(jì)階段風(fēng)力機(jī)年發(fā)電量估算模型，并研究了幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)年發(fā)電量的影響。 （3）建立了風(fēng)力機(jī)齒輪箱的概念設(shè)計(jì)可靠性優(yōu)化模型，利用中心點(diǎn)法進(jìn)行疲勞可靠度的計(jì)算，以齒輪體積最小和齒輪箱體積最小為目標(biāo)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化，并針對(duì)不同傳動(dòng)方案進(jìn)行了比較。 （4）建立了風(fēng)力機(jī)塔架的概念設(shè)計(jì)可靠性優(yōu)化模型，簡化了塔架力學(xué)模型并分析了其主要失效模式，以塔架成本最低為設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)塔架壁厚進(jìn)行了可靠性優(yōu)化，結(jié)合年發(fā)電量估算模型分析了塔高對(duì)塔架成本及年發(fā)電量的影響。 （5）研究了風(fēng)力機(jī)概念設(shè)計(jì)階段葉片、塔架及齒輪箱的可靠度設(shè)計(jì)問題，以總成本最低為設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了風(fēng)力機(jī)概念設(shè)計(jì)階段葉片、齒輪箱和塔架的最佳可靠度。 （6）以某型號(hào)1.5MW風(fēng)力機(jī)為例進(jìn)行風(fēng)力機(jī)概念設(shè)計(jì)階段多學(xué)科可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，并利用iSIGHT和Matlab軟件進(jìn)行求解。計(jì)算結(jié)果表明，采用多學(xué)科可靠性優(yōu)化算法能有效增加風(fēng)能產(chǎn)量，降低單位發(fā)電成本，有效提高產(chǎn)品的市場競爭力。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700933