复合载荷作用下H型垂直轴风力机叶片结构多目标优化

作     者：周兴明 周井玲 ZHOU Xingming;ZHOU Jingling

作者机构：南通大学机械工程学院南通226019 

出 版 物：《现代制造工程》 (Modern Manufacturing Engineering)

年 卷 期：2024年第4期

页      面：153-159,145页

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：南通市科技项目(MS12021049) 

主　　题：垂直轴风力机 叶片 流固耦合 Kriging模型 多目标遗传算法 

摘      要：为改善气动力、离心力和重力等复合载荷作用下的H型垂直轴风力机叶片的结构性能,提出一种多目标优化方法。以质量和最大应力最小为目标,最大变形为约束建立优化模型。通过流固耦合(Fluid-Structure-Interaction,FSI)方法,实现叶片表面压力的实时准确提取,建立复合载荷作用下的叶片有限元模型;基于最优空间填充(Optimal Space-Filling,OSF)方法和Kriging模型建立各变量对应力、质量和变形的响应面模型,进行灵敏度和变化趋势分析;最后采用多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA)获得各变量的最优解,并进行结果验证。结果表明,优化后叶片质量减少了14.7%,各方位角下的最大应力减幅最大为7.8%,最大变形减幅最大为16.7%。研究结果可为复合载荷作用下叶片的结构优化设计提供参考。