基于一种改进的PSO算法在风力机叶片优化中的应用

建立了一种新的风力机风轮叶片的优化设计模型,在模型中考虑了风场风速在一年中的概率分布.采用给定风力机风轮直径和转速,且叶尖桨距角为零度时,使风力机在整个工作风速范围内和某一给定风速范围内风力机年平均输出功率同时最大为设计目标.并将一种改进的PSO优化算法LDW-PSO算法用于风力机叶片的优化设计.与已有的叶片相比,设计结果显示了其优越性,从而说明了该方法的可行性和实用性.

气动、结构、载荷相协调的大型风电叶片自主研发进展

从叶片设计的3个关键环节(气动设计、结构设计和载荷评估)出发,对叶片自主研发进展进行了总结分析.在气动设计方面,概述了计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法、涡方法和叶素动量(blade element momentum,BEM)方法,并依据工程中广泛应用的BEM方法,指出了低风速区风电叶片的解决思路;在结构设计方面,简要概述了基于梁模型的传统设计分析方法,分析了其在大型复合材料叶片薄壳结构上的不足,并对有限元方法(finite element method,FEM)在叶片结构分析中的应用进展进行了介绍;在载荷评估方面,介绍了其对叶片和整机其它部件的影响,阐述了载荷预估方面的工作进展.然后,通过分析3个关键环节之间的相互关系,得到如下结论:建立气动、结构和载荷相协调的叶片优化设计体系,才能真正满足高效低成本的需要.最后,指明了需要进一步研究的主要方向,即高效低载翼型研究,结构非线性有限元分析,气动-结构耦合研究,设计标准制定.最终目标是建立适合中国风资源特点的叶片研发体系,推动我国风电产业发展.

翼尖涡作用下S809风力机翼型低雷诺数气动特性研究

通过风洞实验测量光滑与粗糙S809翼段翼尖部位尾流横截面的速度场和翼型表面压力分布获得翼尖涡涡量、涡心位置及翼型压差升阻力系数。经分析比较,得出该翼型翼尖涡涡量和涡心位置随雷诺数和攻角的变化趋势以及翼尖涡对压差升阻力系数影响的规律。

NREL Phase Ⅵ风力机及其缩比模型叶片三维流动特性研究

以NREL Phase Ⅵ及其缩比风力机为对象,对低雷诺数下叶片的三维流动特性进行研究。通过理论分析及三维CFD数值模拟与二维翼型风洞实验结果比较,表明离心力和科氏力的作用主要发生在叶片内侧,而叶片外侧主要受到叶尖涡的影响。离心力和科氏力的作用与转子尺度或缩比比例关系不大,但叶尖涡的影响与其关系密切。在低雷诺数和尖速比下,转子尺度越大或缩比比例越小,叶根展向流动越弱、负影响越小,同时,叶尖涡略强、对叶片外侧的负影响略大;随着雷诺数和尖速比的增大,转子尺度越大,叶根展向流动与叶片绕流共同作用产生的正影响越强,提升了叶片中部和外侧翼型的升力系数;当雷诺数和尖速比进一步增大,叶根展向流动和叶尖涡以及叶片绕流共同作用产生的负影响增强,但转子尺度越大,负影响越弱。

风力机叶片三维效应翼型气动参数修正研究

以NREL Phase VI风力机为研究对象,对低雷诺数下叶片三维效应翼型气动参数修正进行研究。通过三维CFD数值模拟与二维翼型风洞实验,比较和检验现有的Snel、Lindenburg、Du&Selig、Chaviaropoulos&Hansen这4种修正公式。结果显示修正效果明显不同,以Du&Selig修正公式效果最佳,但它在叶尖和叶根部位的修正误差较大,而且随着尖速比的减小,叶片上的修正值与三维CFD结果吻合的区域减小,尤其不适合负攻角流动的修正。

分段连接对风电叶片与机组性能的影响

以38 m商业叶片为基础设计一款分段式叶片,采用开源软件和风能专业软件建立风电机组的仿真模型来研究分段连接对风电叶片和机组总体性能的影响。依据国际标准与工程技术规范分析叶片截面刚度、质量、挠度和自振频率,以及机组的载荷与年发电量。结果表明:叶片分段后,第1、第2阶挥舞频率变化幅度均小于6%,摆振频率增幅均小于2%;叶根摆振和挥舞极限弯矩分别增加约10%和3%,摆振和挥舞疲劳弯矩分别增加了23.2%和6.0%;风电机组的最大功率系数与年发电量均无明显变化。

基于FOCUS的大型风力机叶片结构分析与铺层改进

采用FOCUS软件建立3MW风力机主副梁结构的叶片模型,分析了叶片的极限强度与疲劳强度,获得了危险截面位置,探讨了叶片主副梁帽的厚度与宽度等参数变化对挥舞刚度及摆振刚度的影响程度,以此为依据改进了主副梁帽的铺层方案,校核了改进后的叶片质量、极限强度和疲劳强度。结果表明,改进后的叶片质量符合要求,强度得到了较大提高。

基于涡方法的串列式双风轮风力机功率特性分析

基于势流理论建立一种串列式双风轮风力机非定常气动模型。模型中,升力面法用于计算叶片环量,使用自由尾迹模型实现尾迹畸变计算,通过诱导速度耦合前后风轮的叶片气动载荷与尾迹。以串联NREL 5 MW风力机为模型,2个风轮以相同转速相对旋转,考察对转双风轮功率在不同转速下的时均与动态特性。计算结果显示:双风轮最优总功率系数较单风轮提升34%,高转速运行时性能下降。对转双风轮功率周期波动,前后风轮相互势流干涉,前风轮尾迹干扰对应后风轮功率波谷。

中西音乐交融下少数民族音乐发展探析

中国音乐与西方音乐作为两种具有代表性的音乐形式,在表达情感和社会功能上存在一定的共性,在历史文化背景、内容与形式、美学思想、情感心理及社会作用等方面又有很大的差异。这些差异给中国少数民族音乐带来了极大的冲击,使其在中西文化交流交融过程中面临很大的生存危机。因此,从思想上重新认识中西音乐的差异,采取合理的思路传承、发展我国的少数民族音乐迫在眉睫。

基于额定载荷的10 MW海上风电叶片铺层优化

以某10 MW海上风电机组叶片为模型,基于经典层合板理论、欧拉伯努利理论和复合梁剪切流动理论,采用粒子群优化算法,对额定载荷下叶片结构铺层进行仿真优化。在满足对最大应力、弯曲、偏转和叶片固有频率的条件下,优化复合铺层厚度和主梁弦向位置,最小化叶片质量。优化结果：叶片质量减少9.66%,轴向刚度、挥舞刚度和扭转刚度均有所提升,Tsai-Wu强度因子远小于1,不会造成静态失效和疲劳损伤。

10 MW漂浮式风电机组风轮叶片响应特性研究

构建DTU 10MW风电机组全耦合非线性模型，使用开源软件FAST计算10MW风电机组在多种工况下的动力学响应，通过时频域分析和箱线图分析对漂浮式风电机组风轮的动态响应进行研究。结果表明：风轮叶片响应主要是风载荷引起；浮动平台纵荡、纵摇运动与风轮叶片运动的附加耦合作用会增大风轮推力、叶根弯矩和叶尖挠度的波动性，波浪载荷会增大风轮叶片的疲劳载荷。

简析高校声乐教学中传统音乐文化的融入

伴随着经济的不断发展,我国现代化程度越来越高,传统音乐文化在高校声乐教学中的作用也逐渐受到各单位的注意。本文致力于分析高校音乐教学中融入传统音乐文化的作用和价值,探讨了在声乐教学中融入传统音乐文化的方法。

简析舞台表演在声乐教学中的作用

声乐作为音乐艺术的重要组成成分,也为人们带来了精神上的享受。声乐学习最终都是要通过舞台展现在大众面前的,因此,舞台表演对于声乐教学也是十分必要的课程。在声乐教学中融入舞台表演可以帮助学生更直观的学习声乐的气息吐纳,也有助于学生建立自信心,培养学生的思维能力和声乐技术。本文以舞台表演在声乐教学中的作用为主要内容进行分析。

风热机组系统建模及仿真分析

根据热泵和风力机组运行特点,建立给定假设条件下的蒸发器、冷凝器、压缩机、风力机及传动链数学模型,在MATLAB/Simulink中建立相应的仿真模块,探讨了此模型与风热机组领域其他类似研究;并在稳态风和变风速工况下,将仿真模型和同条件下的实验系统的制热量和COP进行了对比,对比结果表明,风热机组参数实验值的波动范围较仿真值偏小,在不同风速下实验值和仿真值的相对误差也不尽相同,但均在可接受范围内,证明了模型的可靠性。

基于风力机叶片铺层的频率优化设计

从叶片的铺层角度出发,编程建立了一种风力机叶片的约束优化设计模型。采用风力机叶片主梁帽的铺层厚度及位置为优化设计变量,在保证气动外形不变,满足各种约束的情况下,以获得最大一阶挥舞频率为设计目标,使用改进粒子群算法进行搜索约束优化解。结果表明:合理地设计主梁帽的铺层厚度和位置能得到更好的结果,验证了模型的有效性。优化结果对工程设计具有一定的参考价值。

风力机叶片截面刚度优化设计

采用风力机叶片梁帽的厚度和宽度为优化设计变量,在保证气动外形不变,质量不增加的情况下,以获得最大截面挥舞刚度为设计目标,使用改进粒子群算法对叶片截面进行优化设计,建立了一种风力机叶片的截面刚度优化设计模型。算例结果表明:合理的设计梁帽的厚度和宽度能得到更好的截面挥舞刚度,验证了模型的有效性。优化结果对结构设计具有一定的参考价值。

一种求解约束优化问题的改进粒子群算法及其应用

针对复杂约束优化问题,提出一种改进的粒子群方法。该粒子群算法对于不满足约束条件的粒子实行全概率接收,但令其目标函数值同为一个很小的常数,以保持粒子的多样性并使最优解在可行域内。另外,在PSO算法的基础上,使惯性权值按对数规律单调递减,同时引进选择遗传算子,以增强其全局寻优性能。数值实验表明:与PSO算法和一些其它优化算法相比,改进算法具有较强的寻优能力和寻优效率。工程应用表明,改进算法具有一定的优越性。

风力机叶片固有频率优化设计研究

基于有限元方法,开发了风力机叶片固有频率计算程序,以商用1.5MW叶片为实例,与试验对比,验证了本程序的适用性。采用粒子群优化算法,通过优化叶片梁帽质量分布,从而提高叶片的固有频率。结果表明,优化后的一阶挥舞频率比原来提高了3%左右。

S809风力机专用翼型低雷诺数气动特性实验研究

采用表面压力测量系统,在小型回流式低速风洞中开展了S809风力机专用翼型的低雷诺数(Re【5×10~5)气动特性实验研究,获得了自由和固定转捩条件下不同雷诺数的压差升、阻力和表面压力分布特性。将为小型风力机叶片设计及相关研究提供数据支撑,并填补了该翼型低雷诺数气动特性数据的空白。

大型风电叶片设计制造技术发展趋势

21世纪以来,全球风电产业迅猛发展,叶片大型化趋势明显.为了满足大型叶片发展要求,新的翼型、材料、设计方法以及制造工艺不断出现.本文分析了现有技术的优缺点,结合叶片变长带来的新问题和要求,得到大型叶片在气动设计、结构设计以及制造工艺方面存在如下发展趋势:(1)在气动设计方面,开发高雷诺数下高性能翼型、研究高精度且高效的气动分析方法特别是用于求解大型叶片非定常空气动力学特性的方法,以及构建多学科协调设计方法将是气动设计的重点;(2)在结构设计方面,开发性能优越且环保的叶片材料、研究大型叶片的结构优化设计技术以及建立反问题设计方法将是结构设计的主流.此外,针对不同问题的新型叶片结构形式不断出现,模块化设计和智能化设计因其在减重、运输及提高运行可靠性方面的优点,具有巨大应用潜力;(3)在制造工艺方面,具有高成型质量、高生产效率、低生产成本和低环境污染的成型工艺是未来的发展方向.一体化和自动化制造工艺以其在成型质量和效率上的巨大优势,将会成为大型叶片的制造趋势.同时,用于热塑性复合材料的制造工艺技术具有巨大发展潜力,低黏度热塑性树脂的开发非常关键.