基于遺傳算法的風(fēng)機(jī)葉片的優(yōu)化設(shè)計和建模.pdf

1、“能源問題”已經(jīng)成為人們普遍關(guān)注的問題，世界各地對可再生能源的發(fā)展非常的重視，在長期的探索中，人們發(fā)現(xiàn)風(fēng)能是一種很重要的可再生能源，作為“綠色能源”的風(fēng)能，由于它取之不盡，用之不竭，所以在近幾年得到了非常迅猛的發(fā)展，世界上不少國家都把開發(fā)和利用風(fēng)能作為一項重要的能源。作為消費大國的中國，近年來由于國家的大力投資和技術(shù)支持，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也得到了快速發(fā)展。
　　風(fēng)力發(fā)電的原理在于:將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，它實際上也就是以

2、風(fēng)能為動力，風(fēng)力機(jī)葉片為工作介質(zhì)進(jìn)行發(fā)電。風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計可以分為兩個階段:風(fēng)機(jī)葉片的氣動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，本論文僅僅涉及了葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計。提高風(fēng)力機(jī)的發(fā)電效率，主要要解決葉片翼型的結(jié)構(gòu)，如果風(fēng)機(jī)葉片翼型結(jié)構(gòu)合理，其就能夠應(yīng)對不同環(huán)境下的氣流流動，而使得風(fēng)力機(jī)組的工作效率提高，本論文對現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)合空氣動力學(xué)的有關(guān)理論，在明確葉片設(shè)計的基本的前提之下，包括材料、工藝、風(fēng)力資源、工作環(huán)境等，尤其是要在明確該前提與現(xiàn)有設(shè)計

3、之間的關(guān)系之下，仿生類比了鞘翅類動物減粘降阻的體表特性，設(shè)計出波紋形仿生風(fēng)機(jī)葉片優(yōu)化模型，并對此模型用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化求解，得到不同類型的氣流下，該模型的優(yōu)化解。
　　本文的第一章為緒論。在這一章首先介紹了世界各國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和目前中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，其次介紹了本文選題的意義和本文的研究成果。第二章為預(yù)備知識和基本原理與假設(shè)。重點介紹了最優(yōu)化問題的一些基本概念和遺傳算法的基本步驟和關(guān)鍵的編碼技術(shù)，然后對本文所設(shè)計的波紋形放生

4、風(fēng)機(jī)葉片的減粘降阻原理做了詳細(xì)的介紹，也就是鞘翅類動物的減粘降阻功能主要是由于該類動物有著特殊的幾何形體表，除此之外還有它們體表的物質(zhì)構(gòu)成和體表的特殊分泌物質(zhì)等，其減粘降阻的原理是，由于具有了這種幾何形體表，所以使得它們與外界的障礙物質(zhì)接觸面積減少，接觸面積減少后，體表與障礙物質(zhì)之間的摩擦阻力就會變小，仿生類比之后，對于風(fēng)機(jī)葉片，影響其變形程度的主要因素就是葉片與氣流的接觸面積，然而接觸面積是由風(fēng)機(jī)葉片自身的幾何特性所決定的，于是設(shè)計出

5、波紋形仿生風(fēng)機(jī)葉片。第三章為仿生風(fēng)機(jī)葉片表面的數(shù)學(xué)描述式和波紋形曲面的表面積的計算。首先，仿生類比蜣螂鞘翅建立波紋形曲面的數(shù)學(xué)描述式，然后求解該波紋形曲面的葉片與氣流的接觸面積。第四章為非凸優(yōu)化模型與遺傳算法求解。在本章根據(jù)前一章的面積計算公式以及所研究問題的實際背景情況，建立了非凸優(yōu)化模型，確定了參數(shù)θ，r的取值范圍，然后借助遺傳算法在解決復(fù)雜優(yōu)化問題全局解中顯現(xiàn)出來的優(yōu)勢，對非凸非光滑模型進(jìn)行優(yōu)化求解，最終設(shè)計出了在不同風(fēng)模型下具有