变截面构架式风力发电塔架GA优化

件 的变 形 ， 导致 性能 下 降 。 风力 发 电机 组 塔架 应 满 足 动 力 学设 计 要 求 ，
软件建立模型 ， 通过加载进行计算 后 ， 可知道 所设 计 零件 的强度如 何 ， 结构 是否合 理 ， 至其 动态 性能 。 直
如果不合理 ， 可进行修改 ， 直至得到满意地结果 。
垂 直 轴 风 力 发 电 机 械 设 计 及 工 艺 研 究 ， ２ — ２ ６ ０ １ Ｏ １５ ３ ０ ５ 。
电 机 组 塔 架 进 行 了静 态 和 动态 分 析 。 为 优 化 塔 架 的 结 构 参 数 ， 用 正 交 设 计 对 其 结 构 尺 寸 进 行 了优 化 。 采
关 键 词 ： 力 发 电 机 组 ； 架 ； 限 元 分 析 ； 有 频 率 风 塔 有 固
中 图分 类 号 ： ＴＫ８ ３ 文献标识码 ： Ｂ
１ 引 言
风 力发 电机 组 塔 架 受 到 多 种 载 荷 的 共 同作 用 ， 了要 支撑 风力 机 自身 的 重 量 （ 轮 和 机 舱 ） 除 风
以防止 共 振 和 动 力 失 稳 造 成 对 结 构 的破 坏 。所
以， 在设 计塔 架时需 通 过动 态仿 真技 术 ， 塔架 的 对 结构 参数 进行 具体 分析 。 仿真设 计技术是建立在 国际通用 的大 型软件 平
的结 构 尺 寸 。
表 １ 结 构 变 形 及 结 构 应 力
工况 整体结构 支持翼等效 叶片纵向最 叶片周向最 轴等效应力 变形／ ｍ ｍ 应 力／ ａ ＭＰ 大应力／ ａ 大应力／ ａ ＭＰ ＭＰ ／ ａ ＭＰ
９８８ ． ９ １ ． ６ ０７４ ７ ． ０７ １４ ４ ．５ ７ ２ ． ２１ ３ ． ９ ４６２ ５７９ ． ６ ５６８ ． ５ １７ ７ ４ ３ ． ７

风力机叶片截面刚度优化设计风力机叶片的截面刚度是指叶片在风压作用下抵抗弯曲和扭转变形的能力。

优化设计可以提高叶片的刚度，提高风能转换效率，降低挤压、弯曲和共振等不利现象的发生。

下面是一些相关的参考内容，帮助进行风力机叶片截面刚度的优化设计。

1. 叶片材料的选择叶片材料的选择是优化设计的重要步骤之一。

常用的材料有复合材料、铝合金和钢材等。

复合材料具有重量轻、刚度高和耐腐蚀等特点，可以提高叶片的刚度和强度。

铝合金具有较高的强度和刚度，适用于中等大小的风力机。

钢材具有较高的刚度和耐久性，适用于大型风力机。

2. 叶片截面形状的优化叶片截面形状的优化可以通过几何参数调整来实现。

例如，可以增加截面的厚度和宽度，增强叶片的刚度。

同时，可以通过改变截面形状，如增加凸起和凹槽等来改善叶片的气动性能，减小风阻，提高转动效率。

3. 加强结构的设计叶片截面的结构设计也是优化设计的重要方面。

例如，可以在叶片截面的关键部位加强筋或肋骨，提高截面的强度和刚度。

同时，可以采用各种连接方式，如粘结、螺栓连接和焊接等，提高叶片截面的整体性能。

4. 区域性的优化设计考虑到叶片在不同位置的受力情况不同，可以进行区域性的优化设计。

例如，可以根据叶片根部的受力情况增加材料或增加截面形状的刚度；而在叶片末端则可以减小刚度，以提高叶片的气动性能。

5. 动态性的优化设计风力机叶片在运行过程中会受到动态加载，因此动态性的优化设计也是重要的考虑因素。

可以通过结构动力学分析和模拟来模拟叶片在不同工况下的刚度响应，并优化叶片的结构和形状，以提高叶片的动态刚度和稳定性。

综上所述，风力机叶片截面刚度的优化设计是一个复杂而综合的工程问题。

需要综合考虑材料选择、截面形状、结构设计、区域性和动态性等各个方面的因素。

通过科学的设计和优化分析，可以提高风力机叶片的刚度，提高风能利用效率，降低挤压、弯曲和共振等不利现象的发生。

风力发电机塔筒结构的优化设计陈涛;刘晓光;王宏亮【摘要】塔架是水平轴风力发电机组的重要支撑部分,时机组的安全和经济运行意义重大.本文对风电机组筒式塔架的设计进行了讨论.在塔筒传统结构设计的基础上,运用机械优化设计的相关理论,对塔筒的质量及约束条件建立了数学模型,并通过约束优化中的随机方向法,对一组设计数据进行编程求解,优化得到满足约束条件并使塔筒质量最小的结构参数.【期刊名称】《石油和化工设备》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P19-20,26)【关键词】风力发电机;塔筒;结构优化设计;约束条件;随机方向法【作者】陈涛;刘晓光;王宏亮【作者单位】新疆克州特种设备检验检测所,新疆阿图什845350;华北电力大学(北京),北京102206;华北电力大学(北京),北京102206【正文语种】中文随着社会的不断发展，能源短缺和环境污染问题日益突出。

可再生能源的利用为解决这一问题提供了行之有效的途径。

作为一种绿色能源，风能是其中较为理想的能源形式之一，目前世界各国都在努力加大对风能开发和利用的力度。

因此，随着风电产业的不断扩张，风电机组的容量在逐渐增加，其设备的重量也越来越大，这就使材料消耗等因素对机组造价的影响越来越大。

塔架是水平轴风力发电机组的支撑，是机组设计中非常重要的一部分。

大型风力发电机组的塔架高度可达一百多米，重量超过一百吨（约占风电机组总重的一半），成本约占风电机组总成本的15%～20%[1]。

对塔架的结构进行优化对于降低风电机组的制造成本，推进风电产业的发展意义重大。

随机方向法是解决约束优化问题的方法之一，具有很多优点，包括程序设计简单，使用方便，对目标函数的性态无特殊要求等，是求解小型机械优化问题的一种十分有效的算法[2]。

1 塔架模型1.1 塔架结构数学模型风电机组的塔架结构类型分为桁架型和圆筒型。

相比桁架型塔架，圆筒型塔架美观大方，且上下塔架安全可靠，在当前的风力发电机组中大量采用[3]。

方面对 基 础混凝 土 的抗裂 性 能提 出 了更 高 的要
钢筋混凝土独立扩展基础是 目前风力发电塔 基础的常用形式 。钢筋混凝 土结构具有取 材方 便、 施工简单等优点。风力发电塔基础形式主要 有板式基础和梁板式基础等（ 图１ ） ， 后者是在前 者基 础上 改进 的 。 ［
第２ ９卷第 ２期
２ ０ １ ３年 ４月
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Ｖｏ １ ． ２ ９． Ｎｏ． ２
Ａｐ ｒ ．２０１ ３
Ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｓ
风 力 发 电塔 基 础 设 计 研 究优 化
马人 乐 肖 阳
（ 同济 大 学 建 筑 工 程 系 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ． Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ・ ｐｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｃ ｈｅ ｍｅ ｈ ａ ｓ ａ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ． Ｂｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ，ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｈ ｅ ｌ ｐ ｄ ｅ — ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｒ ｓ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ａ ｒ ｅ ａ，ｗａ ｓ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｃ ｈｅ ｃ ｋ ｅ ｄ ．