本发明专利技术提供一种柔性叶片的设计方法、装置、介质以及柔性叶片，属于风电叶片设计领域。该方法包括：获取叶片基础设计参数；根据叶片的基础设计参数形成多组包含大梁角度的优化范围以及可选材料的叶片设计方案；仿真计算不同叶片设计方案中叶片的刚心位置以及气动中心位置；比较刚心位置与气动中心位置，从中确定出刚心位于气动中心前的可选设计方案；根据可选设计方案中的大梁角度以及材料确定出目标设计方案。基于基础设计参数形成多种叶片设计方案，并对不同设计方案的刚心位置以及气动中心位置进行计算，利用二元翼段气动弹性原理，从不同叶片设计方案中确定出刚心位于气动中心前面的设计方案，有效避免了扭转发散引起的气弹问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电叶片设计领域，具体地涉及一种柔性叶片的设计方法、一种柔性叶片的设计装置、一种机器可读存储介质以及一种柔性叶片。
技术介绍
1、对于大型柔性风力机叶片而言，在旋转过程中会产生较大的扭转变形和振动，这无疑会对叶片攻角产生影响，进而影响叶片的气动效率。所以，对于风机叶片载荷计算这一工程问题，不能忽略叶片扭转变形对整机的影响。
2、风电机组叶片大型化承受的载荷增加，质量增加，成本增加。为降低大型叶片整体重量并提高其承载能力，目前常用的方法多为利用复合材料的各项异性，通过气弹剪裁增加结构的弯扭耦合，已达到降载的目的。弯扭耦合是工程中常用的一种变形现象，即结构在产生弯曲的同时还伴随扭转的发生。但是这种技术利用不好会引起叶片结构的扭转发散甚至颤振的发生。
技术实现思路
1、本专利技术实施方式的目的是提供一种柔性叶片被动降载的设计方法、装置、介质以及柔性叶片，该方法能够基于基础设计参数形成多种叶片设计方案，并对不同设计方案的刚心位置以及气动中心位置进行计算，利用二元翼段气动弹性原理，从不同叶片设计方案中确定出刚心位于气动中心前面的设计方案，同时再根据需求确定出目标设计方案，提升了叶片结构的稳定性，有效避免了扭转发散引起的气弹问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种柔性叶片的设计方法，所述方法包括：
3、获取叶片基础设计参数；
4、根据叶片的基础设计参数形成多组包含大梁角度的优化范围以及可选材料的叶片设计方案；
5、仿真计算不同叶片设计方案中叶片主要出力段的刚心位置以及气动中心位置；
6、比较刚心位置与气动中心位置，从中确定出叶片主要出力段的刚心位于气动中心前的可选设计方案；
7、根据可选设计方案中的大梁角度以及材料确定出目标设计方案。
8、根据上述技术手段，基于基础设计参数形成多种叶片设计方案，并对不同设计方案的刚心位置以及气动中心位置进行计算，利用二元翼段气动弹性原理，从不同叶片设计方案中确定出刚心位于气动中心前面的设计方案，同时再根据需求确定出目标设计方案，提升了叶片结构的稳定性问题，有效避免了扭转发散引起的气弹问题。
9、在本申请实施例中，所述叶片基础设计参数包括：叶片外形、叶片尺寸、叶片材料、大梁角度的优化范围和大梁可选材料；
10、根据叶片的基础设计参数形成多组包含大梁角度的优化范围以及可选材料的叶片设计方案，包括：
11、从大梁角度的优化范围中按照预设间隔确定出多个大梁角度优化值；
12、将各大梁角度优化值与各类可选材料进行组合，形成多组叶片设计方案。
13、根据上述技术手段，从大梁角度的优化范围中确定出多个大梁角度优化值，与可选材料进行随机组合，得到多种设计方案，便于后续进行可选技术方案验证。
14、在本申请实施例中，根据可选设计方案中的大梁角度以及材料确定出目标设计方案，包括：
15、根据可选设计方案中的大梁角度以及材料仿真计算叶片结构属性；
16、根据各可选设计方案的叶片结构属性仿真计算叶片载荷及发电量；
17、根据各可选设计方案的叶片结构属性仿真计算叶片重量和叶片成本；
18、根据叶片重量、叶片成本、叶片载荷以及叶片的发电量进行加权计算，确定出符合需求的目标设计方案。
19、根据上述技术手段，从叶片重量、叶片载荷以及叶片成本三个维度对叶片设计方案进行验证，最后进行加权计算，确定出最符合需求的设计方案，提高叶片设计速度。
20、在本申请实施例中，根据叶片重量、叶片成本、叶片载荷以及叶片的发电量进行加权计算，确定出符合需求的目标设计方案，包括：
21、根据需求确定叶片重量、叶片成本、叶片载荷以及叶片的发电量的加权矩阵；
22、根据加权矩阵对各可选设计方案的叶片重量、叶片成本、叶片载荷以及叶片的发电量进行加权计算，得到各可选设计方案的计算值：
23、计算值=叶片重量权重*叶片重量+叶片成本权重*叶片成本+叶片载荷权重*叶片载荷-发电量权重*叶片的发电量；
24、比较各计算值，确定计算值中的最小值所对应的可选设计方案为目标设计方案。
25、根据上述技术手段，根据不同需求确定加权矩阵，以使加权计算后的结果更符合需求，同时，对各个可选设计方案进行比较，实现优中取最优。
26、本申请第二方面提供一种柔性叶片，所述柔性叶片采用所述的柔性叶片的设计方法设计得到；
27、所述柔性叶片主要出力段的刚心位于气动中心前。
28、根据上述技术手段，设计得到的柔性叶片均利用二元翼段气动弹性原理，柔性叶片主要出力段的刚心位于气动中心前，提升了叶片结构的稳定性，有效避免了扭转发散引起的气弹问题。
29、本申请第三方面提供一种柔性叶片的设计装置，包括：
30、数据获取单元，用于获取叶片基础设计参数；
31、叶片设计方案确定单元，用于根据叶片的基础设计参数形成多组包含大梁角度的优化范围以及可选材料的叶片设计方案；
32、仿真计算单元，用于仿真计算不同叶片设计方案中叶片主要出力段的刚心位置；
33、可选设计方案确定单元，用于比较刚心位置与气动中心位置，从中确定出叶片主要出力段的刚心位于气动中心前的可选设计方案；
34、目标设计方案确定单元，用于根据可选设计方案中的大梁角度以及材料确定出目标设计方案。
35、根据上述技术手段，基于基础设计参数形成多种叶片设计方案，并对不同设计方案的刚心位置以及气动中心位置进行计算，利用二元翼段气动弹性原理，从不同叶片设计方案中确定出刚心位于气动中心前面的设计方案，同时再根据需求确定出目标设计方案，提升了叶片结构的稳定性，有效避免了扭转发散引起的气弹问题。
36、在本申请实施例中，所述叶片基础设计参数包括：叶片外形、叶片尺寸、叶片材料、大梁角度的优化范围和大梁可选材料；
37、根据叶片的基础设计参数形成多组包含大梁角度的优化范围以及可选材料的叶片设计方案，包括：
38、从大梁角度的优化范围中按照预设间隔确定出多个大梁角度优化值；
39、将各大梁角度优化值与各类可选材料进行组合，形成多组叶片设计方案。
40、根据上述技术手段，从大梁角度的优化范围中确定出多个大梁角度优化值，与可选材料进行随机组合，得到多种设计方案，便于后续进行可选技术方案验证。
41、在本申请实施例中，根据可选设计方案中的大梁角度以及材料确定出目标设计方案，包括：
42、根据可选设计方案中的大梁角度以及材料仿真计算叶片结构属性；
43、根据各可选设计方案的叶片结构属性仿真计算叶片载荷及发电量；
44、根据各可选设计方案的叶片结构属性仿真计算叶片重量和叶片成本；
45、根据叶片重量、叶片成本、叶片载荷本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种柔性叶片的设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的柔性叶片的设计方法，其特征在于，所述叶片基础设计参数包括：叶片外形、叶片尺寸、叶片材料、大梁角度的优化范围和大梁可选材料；
3.根据权利要求1所述的柔性叶片的设计方法，其特征在于，根据可选设计方案中的大梁角度以及材料确定出目标设计方案，包括：
4.根据权利要求3所述的柔性叶片的设计方法，其特征在于，根据叶片重量、叶片成本、叶片载荷以及叶片的发电量进行加权计算，确定出符合需求的目标设计方案，包括：
5.一种柔性叶片，其特征在于，所述柔性叶片采用权利要求1-4中任一项所述的柔性叶片的设计方法设计得到；
6.一种柔性叶片的设计装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的柔性叶片的设计装置，其特征在于，所述叶片基础设计参数包括：叶片外形、叶片尺寸、叶片材料、大梁角度的优化范围和大梁可选材料；
8.根据权利要求6所述的柔性叶片的设计装置，其特征在于，根据可选设计方案中的大梁角度以及材料确定出目标设计方案，包括：
>9.根据权利要求8所述的柔性叶片的设计装置，其特征在于，根据叶片重量、叶片成本、叶片载荷以及叶片的发电量进行加权计算，确定出符合需求的目标设计方案，包括：10.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行如权利要求1-4中任一项所述的柔性叶片的设计方法。
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【技术特征摘要】
1.一种柔性叶片的设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的柔性叶片的设计方法，其特征在于，所述叶片基础设计参数包括：叶片外形、叶片尺寸、叶片材料、大梁角度的优化范围和大梁可选材料；
3.根据权利要求1所述的柔性叶片的设计方法，其特征在于，根据可选设计方案中的大梁角度以及材料确定出目标设计方案，包括：
4.根据权利要求3所述的柔性叶片的设计方法，其特征在于，根据叶片重量、叶片成本、叶片载荷以及叶片的发电量进行加权计算，确定出符合需求的目标设计方案，包括：
5.一种柔性叶片，其特征在于，所述柔性叶片采用权利要求1-4中任一项所述的柔性叶片的设计方法设计得到；
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：褚景春，马丽红，王小虎，周文明，李美之，张林中，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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