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龍圖騰網(wǎng)恭喜浙江大學(xué)申請(qǐng)的專(zhuān)利考慮雨滴侵蝕的風(fēng)力發(fā)電機(jī)涂層疲勞壽命優(yōu)化設(shè)計(jì)方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN114239168B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-04-15發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為：202111527682.8，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/17；該發(fā)明授權(quán)考慮雨滴侵蝕的風(fēng)力發(fā)電機(jī)涂層疲勞壽命優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是由胡偉飛;陳煒鎰;方健豪;程錦;劉振宇;譚建榮設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2021-12-14向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。

本考慮雨滴侵蝕的風(fēng)力發(fā)電機(jī)涂層疲勞壽命優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)一種考慮雨滴侵蝕的風(fēng)力發(fā)電機(jī)涂層疲勞壽命優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括：基于克里金法的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片涂層疲勞壽命代理模型的構(gòu)建；考慮實(shí)際服役環(huán)境的風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速與雨場(chǎng)降雨強(qiáng)度概率分布構(gòu)建；以風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大發(fā)電量為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)；結(jié)合不同降雨強(qiáng)度葉片涂層疲勞壽命變化特性進(jìn)行約束方程構(gòu)建；采用風(fēng)能利用系數(shù)特性構(gòu)建初始優(yōu)化點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化；通過(guò)傳統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算方法獲得不同降雨強(qiáng)度與風(fēng)速下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)最優(yōu)轉(zhuǎn)速。該方法可以在保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)年發(fā)電量降低最少的情況下，有效提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片涂層疲勞壽命，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)涂層疲勞壽命優(yōu)化提供了一種新思路。

本發(fā)明授權(quán)考慮雨滴侵蝕的風(fēng)力發(fā)電機(jī)涂層疲勞壽命優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種考慮雨滴侵蝕的風(fēng)力發(fā)電機(jī)涂層疲勞壽命優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟S1：建立基于克里金法的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片涂層在不同轉(zhuǎn)速ω與不同降雨強(qiáng)度I下的疲勞壽命代理模型；步驟S2：構(gòu)建考慮實(shí)際服役環(huán)境的風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速與雨場(chǎng)降雨強(qiáng)度概率分布；步驟S3：建立使風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電量最大化的目標(biāo)函數(shù)fAEPω進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)： 式中，8760表示一年中的小時(shí)數(shù)，N0表示風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的服役壽命年限，Prvj,ωij為風(fēng)速vj與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωij下的風(fēng)機(jī)發(fā)電功率，PIIi為降雨強(qiáng)度Ii的出現(xiàn)概率，Pvvj為風(fēng)速vj的出現(xiàn)概率，將各個(gè)降雨強(qiáng)度下Ii與風(fēng)速vj的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωij作為設(shè)計(jì)變量的分量，設(shè)計(jì)變量ω的表達(dá)式為：ω＝[ω00,ω01,...,ω0n-1,ω0n,ω10,ω11,...,ωmn-1,ωmn]；根據(jù)Betz理論可知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)從風(fēng)能中獲得的發(fā)電功率計(jì)算公式為： 式中，ρ為空氣的密度，為1.25kgm3，R為風(fēng)機(jī)葉輪半徑，λ為葉尖速比，β為槳距角，根據(jù)風(fēng)速大小由風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)決定，Cpλ,β為風(fēng)能利用系數(shù)計(jì)算公式，根據(jù)不同類(lèi)型的風(fēng)機(jī)選用不同的Cp計(jì)算公式；葉尖速比λ計(jì)算公式為： 式中，ω為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)分鐘，rmin；步驟S4：結(jié)合不同降雨強(qiáng)度葉片涂層壽命變化特性進(jìn)行約束方程構(gòu)建，具體為：設(shè)計(jì)變量的取值范圍ωcut-in≤ω≤ωrated，代表風(fēng)力發(fā)電機(jī)的切入轉(zhuǎn)速ωcut-in與額定轉(zhuǎn)速ωrated設(shè)置風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)變量的上下界；為了防止葉片涂層疲勞損傷達(dá)到設(shè)計(jì)閾值設(shè)定約束條件；由于葉片涂層疲勞壽命變化特點(diǎn)是隨著降雨強(qiáng)度的上升，葉片涂層疲勞壽命呈指數(shù)型快速下降，所以當(dāng)處于同一風(fēng)速下時(shí)，隨著降雨強(qiáng)度上升，通過(guò)減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)保證葉片涂層疲勞壽命不會(huì)過(guò)小，結(jié)合該特性設(shè)定約束條件表達(dá)式從而縮小高維問(wèn)題搜索空間；步驟S5：由于整體設(shè)計(jì)空間較大，為了防止陷入局部最優(yōu)、減少優(yōu)化搜索步數(shù)，在設(shè)計(jì)空間中選取與最優(yōu)點(diǎn)較為接近的優(yōu)化初始點(diǎn)，根據(jù)風(fēng)能利用系數(shù)特性可知，在同一風(fēng)速與變槳角度下，隨著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加風(fēng)機(jī)功率不斷增加；當(dāng)風(fēng)機(jī)功率達(dá)到最高值后，再增加風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)使得風(fēng)機(jī)功率下降；對(duì)于不同風(fēng)速vj，總存在一個(gè)使得風(fēng)機(jī)功率最大化的最優(yōu)轉(zhuǎn)速ω0_best_j，運(yùn)用優(yōu)化方法計(jì)算在切入轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，每個(gè)風(fēng)速vj下使得風(fēng)機(jī)功率最大化的最優(yōu)轉(zhuǎn)速ω0_best_j，優(yōu)化模型如下式所示:Findω0_best_jMinCpω0_best_j，S.Tω切入≤ω0_best_j≤ω額定將不同降雨強(qiáng)度Ii與風(fēng)速vj下的設(shè)計(jì)變量風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速ωij的優(yōu)化初始值設(shè)置為ω0_best_j，整體表達(dá)式如下所示： 其中，不同風(fēng)速vj中對(duì)應(yīng)的最大功率風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速ω0_best_j為優(yōu)化初始點(diǎn)；步驟S6：根據(jù)步驟S4所述方法獲得考慮雨滴侵蝕的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)化模型，如下所示： 式中，52560表示一年中的以10分鐘為一周期的周期數(shù)量，D10Ii,ωij表示當(dāng)處于降雨強(qiáng)度Ii下風(fēng)機(jī)以轉(zhuǎn)速ωij運(yùn)行10分鐘造成的疲勞損傷，其表達(dá)式為： 式中，tfIi,ωij表示當(dāng)處于降雨強(qiáng)度Ii下風(fēng)機(jī)以轉(zhuǎn)速ωij運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)葉片涂層的疲勞壽命時(shí)限，通過(guò)S1構(gòu)建完成的風(fēng)力葉片涂層疲勞壽命代理模型可以快速計(jì)算得到tfIi,ωij；運(yùn)用步驟S5中計(jì)算得到優(yōu)化初始點(diǎn)，在MATLAB中運(yùn)用求解器對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解，得到設(shè)計(jì)變量相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)解。

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