風機葉片的結構優先設計方法

　　在完成以上形狀設計的前提下，結構設計的步驟與傳統的結構設計幾乎是一樣的。由于結構設計要考慮的一些設計難點已經在形狀設計優化的過程中有所體現，因而減輕甚至避免了結構設計的瓶頸問題。

　　4 結構優良葉型
　　結構優先的設計方法的關鍵在于“結構優良葉型”的提出。在以往的工程實踐中，針對結構設計而提出的葉型特征作為工程經驗在多處出現，盡管沒有以“結構優良葉型”的提法提出。如：
　　“對于有葉尖剎車裝置的葉片設計來說，NREL 厚葉片系列可以提供足夠的剛性”[6]
　　“對于失速控制風機來說，葉根處的大扭角有利于風機設計”[7]
　　需要強調的是，在結構優先的設計方法中，“結構優良葉型”具有以下標志性的特點：
　　§在葉片形狀設計工作之前提出；
　　§由結構工程師提出，為葉型設計服務；
　　§特征都是與葉型相關的，并且用葉型相關的參數（包括Airfoil Family，Chord，Thickness，Twist）進行描述；
　　§ 提取原則是從那些將給予結構設計約束以最大的貢獻，或者最容易在傳統的葉片設計過程中成為結構設計瓶頸的條件之中選取。
　　§該“結構優良葉型”是結構設計的經驗的載體，因而使用時需要明確該經驗發生作用的前提條件。
　　5 更進一步：約束表達式化為目標函數
　　結構優先的設計方法的目標是，既要發揮單獨進行結構設計和形狀設計帶來的計算簡化的優勢，同時又要獲得接近全局尋優的設計方法的全局最優的優化結果。下面我們運用運籌學的分析手段對優化過程進行分析：
　　傳統的葉片設計方法中葉片形狀設計部分是以葉型為變量，以獲得AEP的最大值為目標的 其結構設計的過程則是在上式優化所得的最優的葉片形狀參數的基礎上，以結構為變量，獲得結構設計部分的優化目標。雖然葉片形狀獲得了最優的結果，但結構并不是最優的，甚至有時候連局部最優的結構都無法找到，因而導致較差的結構和昂貴的材料。
　　而對于結構優先的設計方法，我們分析結構設計中會影響到葉片形狀設計的那些因素，并將他們提取出來，我們可以把這些因素抽象歸納為以下約束的集合：
　　將這些因素考慮進葉片形狀設計過程中，則葉片形狀設計問題為：