考虑度电成本的风力机气动设计(3)
。此外，前人研究的气动外形设计，很多都是单方面的要求提高风
力机的气动效率，却使得叶片的体积很大，制造成本很高，而叶片的成本在风力机总成本中
占较大比重，因此，本文着重从经济性方面考虑，在叶片的外形设计阶段，将度电成本最小
化作为设计目标，优化弦长和扭角，获得考虑经济性的优良气动性能。
1.2.2 课题研究的内容
本课题的研究内容是考虑度电成本的风力机气动设计。以往的很多设计方法如 Wilson 方
法、Glauert方法都是属于逆向设计，都是通过已知叶片的性能和气动特性来对叶片的几何外
形进行优化，不断改进设计参数直到达到设计的要求。但是，由于本文最后利用遗传算法来
进行寻优探索，需要通过以度电成本这一目标函数最小化来不断改变叶片的几何外形，所以，这篇文章采用的是传统的正向设计。采用叶素动量理论对风力机叶片的气动性能进行计算分
析，得到输出功率分布以及风速的概率密度分布，构建出年发电量 AEP 模型。此外，利用翼
型的坐标变化计算出叶片的表面积，构建出成本 COST 模型。随后将两个模型的比值作为度
电成本 COE模型。利用MATLAB优化工具箱，将 COE模型作为遗传算法的适应度函数，确
定优化设计参数的个数以及非线性约束的条件，以及设定好遗传算法的各项参数，最终得到
优化结果。与叶片原始的参数进行比较，分析优化的项目和程度，得出最终的结论。
2 风力机气动设计的基本理论
风力机叶片的气动设计所涉及到的很多理论都是以空气动力学的基本理论为基础，并以
此展开修正得到的。因此，本章节简要陈述了在风力机叶片的气动设计过程中所涉及到的相关理论。
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