计及蜂窝芯层的垂直轴风力机叶片主梁结构优化设计

摘要

针对主梁采用蜂窝芯层后垂直轴风力机叶片会出现重量激增的问题,提出通过主梁的结构优化来达到叶片轻量化设计的目的。利用Fluent软件计算叶片的气动力,应用多项式拟合分别建立主梁结构参数与叶片的质量、最大等效应力的响应面方程;以叶片的质量最小为设计目标,利用遗传算法优化腹板的位置和厚度以及蜂窝芯层的厚度、胞元斜壁长,研究优化前后叶片在额定工况下最大的位移、应力和应变。结果表明:优化后叶片的质量减少了8.14%,且位移、应力和应变分别减少3.92%、29.39%和35.32%,结构性能得到明显提高。