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)方法研究.pdf

1、隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(kāi)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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:
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2、)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(zhǎng)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

3、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(jiǎn)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