复合材料风力机叶片参数化设计及优化

作     者：金想想 马远卓 赵振宙 许波峰 李洪双 JIN Xiangxiang;MA Yuanzhuo;ZHAO Zhenzhou;XU Bofeng;LI Hongshuang

作者机构：河海大学能源与电气学院南京211100 南京航空航天大学航空学院南京210016 

基　　金：国家自然科学基金项目(12102125,51876054) 江苏省自然科学基金项目(BK20200512) 中国博士后基金项目(2021M690868) 中央高校基本业务费(B230201050) 

出 版 物：《复合材料科学与工程》 (Composites Science and Engineering)

年 卷 期：2024年第8期

页      码：39-44,90页

摘      要：风力机叶片重量过大不仅会影响叶片的结构性能,还会增加运输、维修等成本。为解决叶片质量问题,本文选取经典的1.5 MW复合材料风力机叶片,叶片主梁、腹板、前缘和后缘分区铺设不同的复合材料。由于复合材料的铺设厚度从叶根向叶尖呈现递减趋势,且失效位置也多位于叶根处,故取距离叶根约1/3部分为研究对象来简化问题。为便于后期优化,采用ANSYS APDL参数化构建复合材料风力机叶片模型。考虑到陷入局部最优的情况,选择子集模拟优化方法进行随机优化。设计变量为腹板位置,约束函数为极限载荷下叶片满足位移及Tsai-Wu准则校核,目标为叶片重量最小。通过30组子集模拟优化统计结果可知:当腹板位置约在29.4%、53.3%弦长处时,相较于确定性设计,叶片减重约15.4%。最终结果表明,该优化方法在风力机叶片结构优化方面具有可行性,且优化结果对工程设计具有参考价值。

主 题 词：风力机叶片 复合材料 ANSYS 结构优化 子集模拟 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.19936/j.cnki.2096-8000.20240828.006

馆 藏 号：203125329...