随着人类的发展,对于能源的需求越来越大。在全球资源紧缺的背景下,潮流能作为一种可再生能源,具有很高的价值,受到了很大的关注。潮流能机组叶片是海流能转化的关键部件,叶片所处的环境恶劣,受到的载荷复杂多变,容易发生腐蚀、破坏和折断。叶片的水动力外形决定了叶片能量转换的效率,叶片的机械结构和铺层设计决定了叶片的刚度和强度。本文探寻600k W潮流能机组叶片的机械结构,以获得叶片最佳机械结构。论文各个章节的研究内容如下所述:第一章首先对于国内外潮流能发电装备研究现状进行了介绍,对潮流能机组叶片机械结构研究现状进行了介绍,之后对于论文的主要研究内容和意义进行了阐述。第二章对叶片设计的基本理论进行了阐述,包括叶片载荷计算理论——叶素动量理论的原理;复合材料层合板介绍和强度分析法则和模态分析介绍;最优介绍了多目标优化算法的问题定义、优化解集的选择、遗传算法和多目标进化算法NSGA-II。第三章对叶片的基本机械结构进行了设计。利用基于叶素动量理论的Bladed软件对叶片的极限载荷进行求解,阐述了Bladed软件工况批处理方法;对叶片铺层的材料进行了选择和说明。然后对叶片的剖面形式和叶片根部连接方式进行了选择和设计,计算了叶片根部的螺栓数目,最后根据极限载荷结果,利用经验公式计算了主梁帽、根部加强层、抗剪切腹板的铺层厚度,对叶片展向方向的铺层进行了设计。第四章利用多目标优化算法对叶片的铺层结构进行了优化。介绍了pyansys和Geatpy两个扩展包,并使用其进行叶片建模和优化;介绍了叶片铺层结构上的约束条件,建立了多目标优化的框架,并对最后优化的结果集进行了分析。第五章主要对之前的设计方案进行了仿真和分析。首先利用APDL命令流对叶片的结构和铺层进行了仿真,验证了经验设计法得到的叶片的性能;然后仿真验证了多目标优化算法中的方案结果;最后根据设计的损失函数进行了最优方案的选择。第六章对做论文的工作进行了总结,并对课题后续的设计进行了展望。