基于气动外形与内部结构拓扑协同优化的新型风力机叶片最优体型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905214
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0506.机械设计学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The energy crisis and environmental pollution are the two major problems for human beings survival and development, vigorously developing wind power generation is one of the most important means to solve these problems. At present, the relatively high levelized cost of wind energy hinders the healthy development of wind power industry to a great extent in our country. The research and application of new techniques which could decrease cost and improve efficiency for blade (the most important component of wind turbine) is an effective way to solve the above problem. The aerodynamic shape and internal structural topology collaborative optimization of blade is studied in this project to reveal the coupling mechanisms between aerodynamic shape, load paths and internal topology form, thus to propose conceptual design methods and schemes of new airfoil and the entire blade; low-speed wind tunnel tests of airfoils and static tests of blade scale models are carried out to explore the transformation relationship between the loads and the influence rules of internal structural parameters on the structural performances of blade; and then, according to the topological conceptual design scheme and test results, the multi-objective optimization of new blade is carried out to study the influence rules of key design parameters on the aerodynamic and structural performances, thus to propose design methods and schemes of new blade which can comprehensively improve the aerodynamic and structural performances. The results can provide new theoretical basis and technological means for the blade design, thus to further improve the wind turbine efficiency, enhance the equipment reliability and reduce the levelized cost, and bring tremendous economic and social benefits.
能源危机与环境污染是当今人类生存和发展面临的两大难题,大力发展风电是解决上述难题的重要手段之一。当前我国风电度电成本依然偏高,在较大程度上阻碍了其健康发展。风力机最核心部件——叶片“降本增效”新技术的研究与应用是解决上述问题的有效途径。本项目拟通过叶片气动外形与内部结构拓扑协同优化研究,揭示气动外形、载荷传递途径以及内部拓扑构型的耦合作用机理,提出新型翼型以及整体叶片概念设计方法与方案;进行翼型低速风洞试验与叶片缩尺模型静态试验,探究载荷之间的对应转化关系以及内部结构参数对结构性能的影响规律;进而依据概念设计方案结合试验结果,开展新型叶片多目标最优体型研究,明确关键设计参数对新型叶片气动与结构性能的影响规律,提出综合改善气动与结构性能的新型叶片最优体型设计方法与方案。研究成果可为叶片设计提供新的理论依据与技术手段,进一步提升我国风电设备设计水平和设计能力,并产生巨大的经济效益及社会效益。

结项摘要

大力发展风力发电是实现我国清洁能源战略的必然选择,但当前风电与其他发电方式的竞争态势依然严峻,对其进行“降本增效”仍是研究的热点与难点。新型风力机叶片最优体型设计方法的研究与应用是解决上述问题的一个有效途径。本项目以某1.5MW风力机叶片为研究对象,通过构建多种优化模型,开展叶片气动外形与内部结构协同优化最优体型研究。首先,建立了气动外形与内部结构拓扑协同优化方法,在概念设计阶段从翼型以及整体叶片两个层面揭示了多个因素影响下气动外形、载荷传递途径以及内部拓扑构型的耦合作用机理,提出了更为合理有效的新型翼型及叶片概念设计方案;随后,研究了概念设计方案的实际应用效果,并依据概念设计方案建立了新型叶片内部结构最优体型设计方法以及新型叶片气动外形与内部结构协同优化最优体型设计方法,明确了多个关键设计参数对新型叶片气动与结构性能的影响规律,提出了新型叶片最优体型设计方案,进一步提高了风力机效率、提升了设备可靠性并降低了风电度电成本。研究成果可为风力机叶片设计提供新的理论依据与技术手段,提升风电设备设计水平和设计能力,对构建清洁低碳、安全高效的能源体系,实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要的科学意义和工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multi-objective aerodynamic and structural integrated optimization design of wind turbines at the system level through a coupled blade-tower model
基于叶塔耦合模型的风电机组系统级多目标气动与结构集成优化设计
  • DOI:
    10.1016/j.renene.2020.01.013
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Renewable Energy
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Jie Zhu;Zhong Zhou;Xin Cai
  • 通讯作者:
    Xin Cai
Improved structural design of wind turbine blade based on topology and size optimization
基于拓扑和尺寸优化的风电叶片结构改进设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    International Journal of Low-Carbon Technologies
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Jie Zhu;Xin Cai;Dongfang Ma;Jialiang Zhang;Xiaohui Ni
  • 通讯作者:
    Xiaohui Ni
基于拓扑与尺寸优化的风力机叶片轻量化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    宁波大学学报(理工版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱杰;马东方;张家亮;杜永飞;张灵
  • 通讯作者:
    张灵

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其他文献

基于FastICA和高斯滤波的星系团检测算法
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    朱杰
核密度估计的聚类算法
  • DOI:
    10.16451/j.cnki.issn1003-6059.201705006
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    陈黎飞
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动态因素和资产定价:国际和美国的进一步证据
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱杰
  • 通讯作者:
    朱杰

其他文献

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双功能聚合物导向的介孔沸石:合成、结构调控和催化性能
  • 批准号:
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  • 项目类别:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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