風機葉片的結構優(yōu)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(tǒng)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(jīng)在形狀設計優(yōu)化的過程中有所體現(xiàn)，因而減輕甚至避免了結構設計的瓶頸問題。

　　4 結構優(yōu)良葉型
　　結構優(yōu)先的設計方法的關鍵在于“結構優(yōu)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(jīng)驗在多處出現(xiàn)，盡管沒有以“結構優(yōu)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(diào)的是，在結構優(yōu)先的設計方法中，“結構優(yōu)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(shù)（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(tǒng)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(yōu)良葉型”是結構設計的經(jīng)驗的載體，因而使用時需要明確該經(jīng)驗發(fā)生作用的前提條件。
　　5 更進一步：約束表達式化為目標函數(shù)
　　結構優(yōu)先的設計方法的目標是，既要發(fā)揮單獨進行結構設計和形狀設計帶來的計算簡化的優(yōu)勢，同時又要獲得接近全局尋優(yōu)的設計方法的全局最優(yōu)的優(yōu)化結果。下面我們運用運籌學的分析手段對優(yōu)化過程進行分析：
　　傳統(tǒng)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(yōu)化所得的最優(yōu)的葉片形狀參數(shù)的基礎上，以結構為變量，獲得結構設計部分的優(yōu)化目標。雖然葉片形狀獲得了最優(yōu)的結果，但結構并不是最優(yōu)的，甚至有時候連局部最優(yōu)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(yōu)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：