風機葉片的結構優先設計方法

COE = Cost / Energy =TCO / AEP*Years                       
　　雖然通過該方法可以獲得最接近于全局最優的設計結果，但是這是以巨大的計算量作為代價的。由于葉片的形狀設計與風力資源情況、風輪的控制策略以及電機的設計有較強的關聯，而葉片的結構設計則需要考慮各種結構、材料和工藝的選擇，這樣將葉片的形狀設計和結構設計進行整合，意味著將風機設計幾乎全部工作整合在一起，帶來的巨大計算量大大減少了該方法在工程設計中的應用。
　　通過對以上已有的風機葉片設計過程和優缺點的分析，我們不難看出：風機葉片設計過程的難點在于形狀設計和結構設計之間的關系的處理，或者稱葉片設計過程的民主化問題（Design democracy）[4]，即如何在形狀設計和結構設計眾多的設計參數中合理的選出優先的優化參數和優化目標。形狀設計和結構設計是相互制約的兩個過程，如果形狀設計在完全不考慮結構設計的情況下進行，其結果很可能無法在結構上得以實現；而如果在形狀設計階段過多的考慮結構設計，則又會因計算復雜度的激增而影響工程可行性。
　　本文在對原有三種設計方法研究的基礎上，綜合考慮設計結果的優化、設計難度、運算量、工程可行性、軟件實現等因素，最終提出了結構優先的設計方法。

2 結構優先的葉片設計方法
　　結構優先的葉片設計方法的主要思路是：通過給葉片的形狀設計制定以葉片形狀作為描述參數的葉型規則，將那些對葉片形狀設計有重大影響的葉片結構設計相關的決策分析工作，提前到葉片的形狀設計之前進行，以便在葉片的形狀設計過程中克服結構設計可能存在的主要難點，從而獲得更接近全局最優的設計。
　　　該方法是以傳統的先形狀后結果的設計方法為基礎的，其設計步驟如下：
　　1) 設計前提：明確葉片設計的基本的前提，包括材料、工藝、風力資源、工作環境等，尤其是要明確該前提與現有設計之間的關系；
　　2) 結構分析：基于結構分析，獲得在以上前提條件下“結構優良葉型”的特征；
　　3) 形狀設計：將“結構優良葉型”的特征用葉型參數表達，作為形狀設計的約束條件，進行葉片形狀設計；
　　4) 結構設計：以葉片形狀設計的結果為基礎，進行葉片結構設計；
　　5) 結果調整：對設計結果的確認和調整。