陈晓宇，陈永泽

(安徽工业大学 机械学院，安徽 马鞍山　243032)



基于进化算法的风力机叶片优化

陈晓宇，陈永泽

(安徽工业大学 机械学院，安徽 马鞍山243032)

摘要：对风力机叶片的气动与结构性能进行分析，结合Matlab和Ansys Apdl语言开发了叶片结构分析及优化程序。以某1.5 MW风机叶片为例，建立了叶片有限元分析模型。采用进化算法建立以叶片质量最小为目标，以叶片的弦长、扭角、主梁帽宽度、铺层数、铺层位置以及腹板布置位置为变量，以运行工况下叶片的强度、刚度、稳定性、振动性等为约束条件的优化模型。优化后叶片的质量减少近13.5%，降低了设计成本，为进一步的研究提供了参考。

关键词：风力机叶片；进化算法； Matlab ； Ansys Apdl

叶片是风力机获得风能的核心部件，其成本占整个风机组成本的15%～20%。风力机叶片优越的质量以及可靠的性能是保证整个风电机组正常运行的关键因素[1]。因此，深入开展风力机叶片设计技术的研究，掌控技术核心，对提高我国叶片设计水平，实现真正的国产化具有十分重要的意义和价值。

叶片的设计涉及空气动力学、结构力学、材料力学、复合材料学等多门学科，其设计质量直接决定风力机发电的功率。叶片结构设计的内容主要包括叶片材料的选择、剖面结构形式的设计、铺层设计。可以通过对叶片结构的优化设计使叶片在满足强度和刚度等要求的前提下质量尽可能小，以减少整机质量和成本等。现阶段比较常用的方法是对叶片结构参数进行优化设计，使叶片在满足约束的情况下减少材料的使用量。……