1.風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法概述
　　風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)過程通常包括兩個(gè)階段：葉片形狀設(shè)計(jì)和葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按照以上兩個(gè)過程在設(shè)計(jì)中的實(shí)施順序和優(yōu)化目標(biāo)，現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法大致可以分為以下3種：
　　1.1    傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法：先形狀后結(jié)構(gòu)[1]
　　先形狀后結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法是先進(jìn)行形狀設(shè)計(jì)，然后在最優(yōu)的形狀設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。葉片形狀設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)是最大化能量輸出，在設(shè)計(jì)壽命一定的前提下，該目標(biāo)記為max AEP (Annual Energy Production)；而葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則是在滿足應(yīng)力/振動(dòng)/疲勞等約束的前提下，選擇合適的結(jié)構(gòu)、材料和加工工藝，以實(shí)現(xiàn)成本最小化，該目標(biāo)記為min TCO (Total Cost of Ownership)。
　　該方法的優(yōu)點(diǎn)是將葉片形狀設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解耦，降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度；缺點(diǎn)是由于形狀設(shè)計(jì)先于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則在優(yōu)化的早期過度的強(qiáng)調(diào)了形狀的重要性，雖然獲得了最優(yōu)的形狀設(shè)計(jì)，但卻伴隨著難以實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和較昂貴的材料（如碳纖維）。
　　1.2    折衷的設(shè)計(jì)方法：氣動(dòng)性能的犧牲換取結(jié)構(gòu)優(yōu)化[2]
　　 針對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員在該設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，用折衷(Trade-off)的辦法來處理葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和形狀設(shè)計(jì)的矛盾。通常的做法是：首先按照先形狀后結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果中的瓶頸參數(shù)，適當(dāng)?shù)姆潘蓪?duì)葉片形狀設(shè)計(jì)的優(yōu)化要求，通過在最優(yōu)的形狀設(shè)計(jì)的附近進(jìn)行小范圍的調(diào)整來達(dá)到以少量的性能犧牲換取大量的成本降低。但該方法仍然是圍繞葉片形狀設(shè)計(jì)的最優(yōu)結(jié)果進(jìn)行的局部尋優(yōu)過程，并且該性能犧牲未必能確保該優(yōu)化過程在有限次內(nèi)收斂。
　　1.3    全局尋優(yōu)的設(shè)計(jì)方法：同時(shí)進(jìn)行形狀設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]
　　為了達(dá)到更加接近于全局最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)計(jì)人員提出了將葉片的形狀設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)綜合考慮的設(shè)計(jì)方法。他借助CAD和高性能計(jì)算等手段，同時(shí)優(yōu)化葉片的結(jié)構(gòu)和形狀，使葉片設(shè)計(jì)最大限度的接近全局最優(yōu)。該方法的優(yōu)化目標(biāo)是使度電成本COE（Cost of Energy）最小化。該指標(biāo)是業(yè)界公認(rèn)的風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)，如（1）所示，COE兼顧了MaxAEP和MinTCO兩個(gè)重要指標(biāo)，通過適當(dāng)?shù)男拚鼘⒏m用于風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)。