遗传算法在水平轴洋流机叶片优化设计中的应用

摘要

水平轴洋流机是捕获洋流能的主要设备,其叶片外形直接影响捕能效率.通过Bezier参数化曲线描述定速定桨距洋流机的叶片弦长和扭角分布规律,采用叶素-动量理论计算其水动特性.以额定流速下能量利用系数系数最大为目标,基于遗传算法建立了叶片外形优化模型.同时,为了避免因汽蚀导致功率输出不稳定的现象,在优化过程中以汽蚀作为约束条件,与经典设计方法Wilson理论设计叶片进行了比较.结果表明:优化叶片在叶根处的扭角更小,具有更佳的抗扭性能;叶根和叶尖处弦长均更小,节省了材料;在设计流速范围内,优化叶片在低流速下效率更高,平均提高了4.6％,具有更好的启动性能.