COE = Cost / Energy =TCO / AEP*Years
雖然通過(guò)該方法可以獲得最接近于全局最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果,但是這是以巨大的計(jì)算量作為代價(jià)的。由于葉片的形狀設(shè)計(jì)與風(fēng)力資源情況、風(fēng)輪的控制策略以及電機(jī)的設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián),而葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行整合,意味著將風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)幾乎全部工作整合在一起,帶來(lái)的巨大計(jì)算量大大減少了該方法在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
通過(guò)對(duì)以上已有的風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)過(guò)程和優(yōu)缺點(diǎn)的分析,我們不難看出:風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)過(guò)程的難點(diǎn)在于形狀設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系的處理,或者稱(chēng)葉片設(shè)計(jì)過(guò)程的民主化問(wèn)題(Design democracy)[4],即如何在形狀設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)眾多的設(shè)計(jì)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(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是相互制約的兩個(gè)過(guò)程,如果形狀設(shè)計(jì)在完全不考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況下進(jìn)行,其結(jié)果很可能無(wú)法在結(jié)構(gòu)上得以實(shí)現(xiàn);而如果在形狀設(shè)計(jì)階段過(guò)多的考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),則又會(huì)因計(jì)算復(fù)雜度的激增而影響工程可行性。
本文在對(duì)原有三種設(shè)計(jì)方法研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)化、設(shè)計(jì)難度、運(yùn)算量、工程可行性、軟件實(shí)現(xiàn)等因素,最終提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)先的設(shè)計(jì)方法。
2 結(jié)構(gòu)優(yōu)先的葉片設(shè)計(jì)方法
結(jié)構(gòu)優(yōu)先的葉片設(shè)計(jì)方法的主要思路是:通過(guò)給葉片的形狀設(shè)計(jì)制定以葉片形狀作為描述參數(shù)的葉型規(guī)則,將那些對(duì)葉片形狀設(shè)計(jì)有重大影響的葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的決策分析工作,提前到葉片的形狀設(shè)計(jì)之前進(jìn)行,以便在葉片的形狀設(shè)計(jì)過(guò)程中克服結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可能存在的主要難點(diǎn),從而獲得更接近全局最優(yōu)的設(shè)計(jì)。
該方法是以傳統(tǒng)的先形狀后結(jié)果的設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)的,其設(shè)計(jì)步驟如下:
1) 設(shè)計(jì)前提:明確葉片設(shè)計(jì)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(jì)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(jì):將“結(jié)構(gòu)優(yōu)良葉型”的特征用葉型參數(shù)表達(dá),作為形狀設(shè)計(jì)的約束條件,進(jìn)行葉片形狀設(shè)計(jì);
4) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):以葉片形狀設(shè)計(jì)的結(jié)果為基礎(chǔ),進(jìn)行葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
5) 結(jié)果調(diào)整:對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的確認(rèn)和調(diào)整。