COE = Cost / Energy =TCO / AEP*Years
雖然通過該方法可以獲得最接近于全局最優(yōu)的設(shè)計結(jié)果,但是這是以巨大的計算量作為代價的。由于葉片的形狀設(shè)計與風(fēng)力資源情況、風(fēng)輪的控制策略以及電機的設(shè)計有較強的關(guān)聯(lián),而葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計則需要考慮各種結(jié)構(gòu)、材料和工藝的選擇,這樣將葉片的形狀設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計進行整合,意味著將風(fēng)機設(shè)計幾乎全部工作整合在一起,帶來的巨大計算量大大減少了該方法在工程設(shè)計中的應(yīng)用。
通過對以上已有的風(fēng)機葉片設(shè)計過程和優(yōu)缺點的分析,我們不難看出:風(fēng)機葉片設(shè)計過程的難點在于形狀設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的關(guān)系的處理,或者稱葉片設(shè)計過程的民主化問題(Design democracy)[4],即如何在形狀設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計眾多的設(shè)計參數(shù)中合理的選出優(yōu)先的優(yōu)化參數(shù)和優(yōu)化目標(biāo)。形狀設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計是相互制約的兩個過程,如果形狀設(shè)計在完全不考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的情況下進行,其結(jié)果很可能無法在結(jié)構(gòu)上得以實現(xiàn);而如果在形狀設(shè)計階段過多的考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計,則又會因計算復(fù)雜度的激增而影響工程可行性。
本文在對原有三種設(shè)計方法研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮設(shè)計結(jié)果的優(yōu)化、設(shè)計難度、運算量、工程可行性、軟件實現(xiàn)等因素,最終提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)先的設(shè)計方法。
2 結(jié)構(gòu)優(yōu)先的葉片設(shè)計方法
結(jié)構(gòu)優(yōu)先的葉片設(shè)計方法的主要思路是:通過給葉片的形狀設(shè)計制定以葉片形狀作為描述參數(shù)的葉型規(guī)則,將那些對葉片形狀設(shè)計有重大影響的葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的決策分析工作,提前到葉片的形狀設(shè)計之前進行,以便在葉片的形狀設(shè)計過程中克服結(jié)構(gòu)設(shè)計可能存在的主要難點,從而獲得更接近全局最優(yōu)的設(shè)計。
該方法是以傳統(tǒng)的先形狀后結(jié)果的設(shè)計方法為基礎(chǔ)的,其設(shè)計步驟如下:
1) 設(shè)計前提:明確葉片設(shè)計的基本的前提,包括材料、工藝、風(fēng)力資源、工作環(huán)境等,尤其是要明確該前提與現(xiàn)有設(shè)計之間的關(guān)系;
2) 結(jié)構(gòu)分析:基于結(jié)構(gòu)分析,獲得在以上前提條件下“結(jié)構(gòu)優(yōu)良葉型”的特征;
3) 形狀設(shè)計:將“結(jié)構(gòu)優(yōu)良葉型”的特征用葉型參數(shù)表達,作為形狀設(shè)計的約束條件,進行葉片形狀設(shè)計;
4) 結(jié)構(gòu)設(shè)計:以葉片形狀設(shè)計的結(jié)果為基礎(chǔ),進行葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計;
5) 結(jié)果調(diào)整:對設(shè)計結(jié)果的確認(rèn)和調(diào)整。