低风速风电机组风轮气动优化设计及优化控制研究的开题报告.docx

低风速风电机组风轮气动优化设计及优化控制研究的开题报告

一、选题背景

随着气候变化和环境治理压力的不断加大，清洁能源越来越受到人们的关注。作为其中的一个重要组成部分，风能作为一种再生能源，具有无污染、资源丰富等优势，越来越受到人们的青睐。目前全球风电发电量占可再生能源总发电量的比例逐年提高，但是风电机组的发电效率还有很大的改进空间。

在风能转换过程中，风轮是风力机转换风能为机械能的核心部件。因此，风轮的气动优化设计是提高风电机组效率的关键。在低风速环境下，风能资源相对较弱，风轮的气动特性对于提高风力机转换效率至关重要。

优化控制也是提高风电机组效率的重要手段之一。通过优化控制算法调整风电机组的发电策略，可以使得风电机组在不同工况下保持最佳的发电效率。

因此，本文将对低风速风电机组风轮气动优化设计及优化控制方面进行研究。

二、选题意义

本文将研究低风速风电机组的气动优化设计及优化控制，旨在提高风电机组的发电效率，通过提高可再生能源的利用效率来减少化石能源的使用，达到环境保护和能源可持续利用的目的。

三、研究内容

1.低风速风电机组风轮气动特性分析，探究气动优化设计的原理和方法。

2.设计并实现基于数值模拟的风轮气动优化流程，通过优化风轮的结构参数和气动外形，提高风电机组在低风速工况下的发电效率。

3.研究优化控制算法，设计并实现基于模型预测控制（MPC）的风电机组优化控制策略。

4.通过仿真实验和实际测试验证气动优化设计和优化控制策略的效果，并进行分析和评估。

四、研究方法

1.基于数值模拟软件（如ANSYS、Fluent等）对低风速风轮进行流场数值模拟，分析风轮的气动特性。

2.利用优化算法（如遗传算法、粒子群算法等），设计并实现风轮气动优化流程。

3.基于模型预测控制算法，设计并实现风电机组优化控制策略。

4.通过仿真实验和实际测试，验证气动优化设计和优化控制策略的效果。

五、预期成果

1.低风速风电机组风轮的气动优化设计方法。

2.基于数值模拟的风轮气动外形优化流程。

3.基于模型预测控制的风电机组优化控制策略。

4.仿真实验和实际测试数据分析和评估。

5.学术论文和研究报告撰写。

六、研究计划

第一年：深入分析低风速风电机组风轮气动特性，研究气动优化设计原理和方法，完成数值模拟实验，并对仿真结果进行分析和评估，撰写学术论文和研究报告。

第二年：通过数值模拟和实际测试，设计并实现基于模型预测控制的风电机组优化控制策略，对模型预测控制策略的效果进行仿真实验和测试，并对结果进行分析和评估。

第三年：对所获得的研究成果进行总结和归纳，撰写学术论文和研究报告，并对成果进行宣传和推广。