基于自适应遗传-粒子群优化算法的风电场微观选址优化

为了减小尾流效应对风电场发电量的影响,提高风能利用率,提出了一种自适应权重的遗传-粒子群优化算法(genetic-particle swarm optimization algorithm, GA-PSO)。首先,以风电场单位发电成本为目标函数,风机坐标为优化变量,通过在优化变量的速度更新中加入惯性权重,以改变算法的寻优速度;其次,在WASP软件选址的基础上,对风电机组进行布局优化;进而,将计算结果与遗传算法(genetic algorithm, GA)、萤火虫算法(firefly algorithm, FA)和粒子群(particle swarm algorithm, PSO)优化算法进行对比。结果表明：运用PGOA算法优化后的风电场单位发电成本为2 016元/GWh,减少了232元/GWh,年发电量为82.633 GWh,比优化前提高了8.538 GWh,同时尾流损失减小了1.12%。可见研究结论对未来的风电场微观选址具有一定指导意义。     

风电场运行状况分析及优化问题研究

为评估风电场的风能资源及其利用情况,对已安装风机的功率曲线进行归一化拟合,找到风机典型参数与功率曲线的内在联系,得出新型号风机的理论功率曲线,对新型号风机是否比现有风机更有效利用风能资源作出明确判断;建立和求解0-1多目标优化模型,在满足停机维护要求和维修人员值连续工作时间限制等条件下,制定了维修人员的排班方案与风机维护计划,使各组维修人员的工作任务相对均衡且风电场具有较好的经济效益。     

风墙聚能风力机的三维数值模拟及优化

风能是一种洁净的可再生能源,对风能的开发已受到广泛的重视.采用商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT,对风墙聚能风力机进行三维数值模拟.计算在相同来流条件下,不同尺寸和形状的风墙中风力机的聚能增益比,由此来寻求风墙的尺寸和形状对风机聚能的影响规律.对于影响风机聚能效果的参数采用正交优化方法进行分析和优化,得出风墙形状对聚能效果的影响规律,为风墙聚能风力机的试验和建造提供了依据.     

基于有限元法的特种液压扳手结构优化分析

运用有限元法进行结构优化设计的基本原理,针对坦克履带液压调整器特种液压扳手主要机件所涉及非线性接触等问题,进行了有限元优化的计算分析与研究,得到了优化的形状与尺寸,结构特性与受力状况得到明显改善。     

大型风电场风机最优布置规律研究

采用较完善的风机优化布置计算数学模型,研究了单一风向风况下的风电场风机最优布置的一般性规律,给出了风机布置排数和风机间距的合理取值范围:风电场区域无限制以及风电场沿盛行风向上尺寸较小时,风机横向间距应为2D0～3D0(D0为风轮直径),纵向间距应大于15D0;风电场沿盛行风向上尺寸较大时,可考虑布置3排以上风机,风机纵向间距应为15D0～20D0,风机横向间距应为3D0～5D0;风机优化布置一般可不考虑风速大小的影响.在此基础上,研究了均匀对称风况、1个主导风向风况和多个主导风向风况下的风机最优布置规律,得出了风机最优布置形式与风况特征的规律性基本一致,且风况越复杂,风机最优布置的规律性越弱的结论.     

液压机下横梁结构拓扑的进化结构优化

针对传统的形状尺寸优化方法难于获得全局最优解的问题,应用基于应力突变率的双向进化结构优化(BESO)算法对传统三梁四柱式液压机下横梁进行结构拓扑优化,分析进化历程和参数指标.算法实现了液压机下横梁最优结构拓扑和形状尺寸优化的一致,获得了合理的液压机下横梁新型拓扑结构.有限元分析对比表明,新结构实现了结构最大应力最小化和应力分布均匀化,提高了材料利用率.     

大规模海上风电场内部电气汇集系统设计方案经济性优化

为解决大规模远距离海上风力发电技术的汇集送出时成本过高等经济性的问题,本文通过对海上风电场汇集系统的组成和特征以及汇集系统的经济性组成因素进行分析,以投资成本最低为目标,建立汇集系统经济性数学模型。在此模型基础上,提出了一种经济性优化组合算法。对风机排布采用放射型模糊聚类算法RFCM（Radial Fuzzy C-Means）,进行模糊聚类分片,并将聚类片区得出的风电机群的海底电缆分布路径采用Prim最小生成树算法进行优化找出电缆连接最小路径,得出最经济性的分布拓扑。结果表明,此组合算法解决了穷举法优化拓扑结构的维数灾问题,为简洁快速的解决大型海上风电场汇集系统经济性优化问题提供了支撑。最后对山东半岛北风电场实例进行该组合优化算法的算例分析,证明该组合优化算法的有效性。     

基于三次修正Jensen尾流模型的海上风电场布局优化

目前修正的Jensen尾流模型均没有同时修正尾流初始半径和尾流初始风速，无法准确预测海上风电场的实际尾流风速。本文基于二次修正Jensen尾流模型基础上，提出三次修正Jensen尾流模型，并通过海上风电场风洞实验数据验证该修正尾流模型的正确性。其次，考虑全尾流及部分尾流面积，将该三次修正Jensen尾流模型应用到海上风电场的布局优化中，以风力机的坐标及数量为优化变量，以度电成本为优化目标函数，并利用樽海鞘算法对海上风电场的风力机布局进行优化设计。优化结果表明：对比采用改进Jensen模型指导风电场布局，采用三次修正Jensen模型时，风电场的布局更加均匀；对比考虑全尾流的布局，当考虑部分尾流布局时，度电成本降低了2.16%。     

基于灰狼优化SVR的风电场功率超短期预测

提高风电场功率超短期预测的稳定度、精度和速度,是风电并网的关键技术之一.分析了风电场气压、温度、湿度等气象因素和风速对风机输出功率的影响,用风电场的气象数据和风速构建风电场物理模型,提出了一种用灰狼算法优化SVR参数C、g的风电场功率超短期预测模型,通过与GA-SVR、PSO-SVR预测模型比较,结果表明,该预测模型稳...     

特长隧道压入式通风结合射流风机通风方案优化

为了降低隧道施工时产生的粉尘对施工人员身体健康的危害以及对施工机械的磨损,以新建中兰(中卫—兰州)铁路香山隧道DK052+415～DK054+500施工段为依托工程,对施工期间斜井段通风方案进行了优化。利用Fluent仿真模拟分析了施工段射流风机距隧道中线距离、射流风机风速、射流风机距挂布台车距离、射流风机高度对隧道除尘效果的影响,采用正交试验法研究了风机距挂布台车距离、风机距隧道中线距离及风机风速对除尘效果的影响程度,并对射流风机的布置方案进行了比选优化。结果表明：隧道中两台车处会出现粉尘浓度升高的现象,隧道中安装射流风机辅助通风可以降低两台车附近粉尘浓度;风管和射流风机布置在同侧时,风机的除尘能力会由于两者之间的摩擦而降低;风机风速对射流风机的除尘能力具有积极影响;风机距台车距离和风机高度均存在最优值,过大或者过小都会降低射流风机的除尘效果;射流风机最佳布置方案为风机距挂布台车35 m,风机距隧道中线2 m,风机高度2 m,风机风速40 m/s;极差分析法和方差分析法均表明射流风机除尘效果的最大影响因素为风机风速,各因素对两台车附近粉尘浓度影响的重要性顺序由大到小为风机风速、风机距...     

预应力锚圈的弹塑性有限元分析

文章阐述了预应力技术和弹塑性有限元基本理论,应用有限元分析软件对锚圈的加载过程进行了三维有限元模拟和分析;并以锚具中的锚圈为研究对象获得锚圈的应力、应变及位移分布,为优化锚具的材料与尺寸,降低制造成本提供理论依据。     

基于响应面模型的6σ稳健设计方法

工程优化中常面临以下问题:①随机因素对质量波动的影响;②设计变量与响应之间的非线性隐式关系不利于优化的实施;③优化中设计变量的不断修正导致试验或计算成本显著增加.为解决上述问题提出了基于响应面模型的6σ稳健优化方法,并以悬臂梁结构和筒形件拉深成形为例进行了优化研究.通过与确定性优化和可靠性优化的对比,验证了所提出的优化方法具有良好的优化效果.     

应用有限元优化法设计空间扫描镜结构

介绍了一种在空间望远镜扫描镜上使用基于有限元的多参数优化方法,进行结构设计的思路.将扫描镜需要设计的结构参数定义成设计变量,设计条件定义成约束和目标函数,使用Optistruct优化程序进行了尺寸和形状优化,计算结果能很好地满足设计要求,且灵敏度分析结果可为进一步设计修改提供参考.     

基于Jacobian矩阵的三维有限元网格质量优化

对Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵变换后得到一个新的目标函数,该目标函数有效地反映了有限元单元的拉压变形和剪切变形,且具有易于求导,便于采用优化算法求解等优点．该函数和单元的尺寸无关,并能适用于绝大多数类型的有限元网格（包括平面和三维网格）．利用该函数实现了对复杂形状的有限元网格的质量优化．     

轴流式风机三维设计中的控制涡研究

根据流面倾斜的三维轴流式风机内部流动控制模型进行了流型优化分析,提出了以K值为控制变量的最佳控制旋涡与流型的计算方法.对五种不同K值旋绕规律变化的工作轮与风机进行试验研究结果表明,这种方法理论分析结果与试验数据符合较好,适用于任意内外边界形状的轴流式风机,具有较广的适应性与实用性.     

上海东海大桥海上风电场规划建设关键技术研究

通过对上海东海大桥海上风电场的选址、风电场升压方式、基础选型设计、桩基试验、基础施工、风机安装等技术问题的研究和实践，提出了海上风电场选址原则、接入电网方式、具有防撞能力的高桩混凝土承台基础形式、风机基础结构分析方法、桩的承载力试验手段、高桩承台施工和风机整体吊装方案等，为海上风电场规划建设提供借鉴。     

一种考虑时空分布特性的区域风电功率预测方法

为了有效解决风电场数据丢失时直接相加法无法进行区域风电功率预测的问题,提出了一种考虑时空分布特性的区域风电功率预测方法.为降低模型的复杂性,根据风电场及风能信息对子区域进行具体分析.在此基础上,利用相关系数法,选择风电场出力与子区域出力间相关系数绝对值大的风场为基准风电场.以所选基准风电场预测功率为输入,利用神经网络方法,直接预测各子区域功率,整个区域预测结果为各子区域预测值之和.算例结果表明:利用相关系数法选择基准风电场无需大量历史数据支撑,原理简单易于实现;模型与风电场所采用的预测系统无关,易于工程推广应用;模型无需考虑非基准风电场功率预测情况,成本更低、效益更高;采用该模型后子区域预测误差比直接相加的方法降低了5％,整个区域预测误差仅为20.8％.     

客车后排3人椅试验仿真与钩件尺寸优化

为了降低座椅钩件的材料成本,采用Hyperworks软件建立某款客车后排3人座椅的有限元模型.基于GB 14167-2013《汽车安全带安装固定点、ISOFIX 固定点及上固定点系统》进行座椅安全带固定点试验与仿真,对比分析上、中、下3条绳索最大位移量,验证仿真模型有效.在仿真模型基础上,针对座椅后脚钩件提出3组优化方案,选取最优方案,利用Optistruct模块对最优方案钩件进行尺寸优化.结果表明:在满足安全带固定点试验法规的前提下,座椅钩件厚度从10 mm减至2.5 mm;采用Q235材料代替原SAPH590材料,可以降低座椅钩件成本.     

风机刚性转子双平面主动平衡方法的可行性分析

为指导主动平衡技术在离心鼓风机上的应用,对比研究了单平面主动平衡和双平面主动平衡两种方案的平衡效果。首先结合实际风机结构,利用有限元法建立了风机转子的有限元模型。然后分析和比较了在单平衡平面方案下,两个平衡平面的平衡效果。最后在双平面平衡方案下,对两个平衡头平衡能力进行协调优化研究。分析结果表明,利用单平面平衡方案可以将两个轴承的振动值分别降低92.0%和28.4%;利用优化配重量比的双平面平衡方案,可以将两个轴承的振动值分别降低96.7%和99.1%,双平面平衡效果优于单平面。研究结果为双平面主动平衡技术在该实际风机应用提供了参考和依据。     

利用实时功率曲线优化风功率预测系统

我国风电高速开发,大容量风场分布集中、容量增速过快。由于地区电网消纳容量有限,加之风电的随机性和间歇性,给电力系统的安全稳定运行造成了严峻的挑战,也不利于风电的进一步发展。提高输出功率的预测精度就很重要了。本通过对风电场所有风机的实时功率曲线的拟合,预测各风机的功率范围,叠加后得到整个风电场功率预测的置信范围,通过比较模型的预测输出和风场风功率置信区间。根据模型的相应修正规则对模型进行相应的调整,使得模型的预测结果最优化。