一种面向多自由度波浪能装置获能体的形状优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种面向多自由度波浪能装置获能体的形状优化方法，所述方法给定几何约束条件，基于B样条曲线进行几何参数化描述。采用遗传算法迭代搜寻最优形状，将获能体平均输出功率作为目标函数并搜寻其最大值。数值计算不同形状获能体的能量捕获性能，评估对应的目标函数值。当优化算法迭代次数达到最大遗传代数时，选取当前目标函数值最优的对应形状为最优形状。本发明专利技术相比枚举法等直观方法避免了受人为干预和先入为主因素的影响；充分利用了进化类算法在解决全局优化问题上所具有的优势，提高了优化精确性，更易获得全局最优解；将几何建模、水动力仿真及优化算法等多模块集成，对指导未来系统高效的波浪能装置设计具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种面向多自由度波浪能装置获能体的形状优化方法
本专利技术涉及波浪能发电
，具体涉及一种面向多自由度波浪能装置获能体的形状优化方法。
技术介绍
波浪能的高效利用需要波浪能的转换来驱动动力输出(PTO)系统。对于波浪能装置而言，这一转换过程涉及到装置获能体的运动响应，而获能体的几何形状对波浪力作用下获能体的运动响应起到了决定性的作用。为提高波浪能发电装置的经济性与高效性，学者们致力于寻求一种系统的波浪能装置获能体形状优化的设计方法，以提高能量捕获性能，然而目前波浪能装置获能体几何形状的选取和优化绝大多数是基于枚举法等直观方法，很大程度上受人为干预和先入为主因素的影响，并非严格意义上的最优解，且所需计算成本较高、优化流程复杂。
技术实现思路
是针对
技术介绍
的缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种面向多自由度波浪能装置获能体形状优化的方法。该方法能够避免受人为干预和先入为主因素的影响、降低优化计算成本、提高优化精确性。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种面向多自由度波浪能装置获能体的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向多自由度波浪能装置获能体的形状优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤(1)获能体采用轴对称几何体，将几何控制点坐标作为优化变量，给定几何约束条件，即几何控制点坐标的变化范围，并对几何控制点初始化，得到遗传算法的初始种群；/n步骤(2)根据几何控制点坐标，在ANSYS Mechanical APDL中基于B样条曲线描述几何体侧轮廓，旋转得到获能体的几何模型；/n步骤(3)根据获能体的几何模型，利用有限元软件AQWA完成获能体的水动力系数计算，包括波浪激振力系数、附加质量系数和辐射阻尼系数；/n步骤(4)根据获能体的水动力系数，在MATLAB/Simulink中搭建获能体的...

【技术特征摘要】
1.一种面向多自由度波浪能装置获能体的形状优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤(1)获能体采用轴对称几何体，将几何控制点坐标作为优化变量，给定几何约束条件，即几何控制点坐标的变化范围，并对几何控制点初始化，得到遗传算法的初始种群；
步骤(2)根据几何控制点坐标，在ANSYSMechanicalAPDL中基于B样条曲线描述几何体侧轮廓，旋转得到获能体的几何模型；
步骤(3)根据获能体的几何模型，利用有限元软件AQWA完成获能体的水动力系数计算，包括波浪激振力系数、附加质量系数和辐射阻尼系数；
步骤(4)根据获能体的水动力系数，在MATLAB/Simulink中搭建获能体的动力学方程并求解，完成获能体的水动力仿真；
步骤(5)根据获能体的水动力仿真结果，判断获能体位移约束条件，对获能体的瞬时输出功率进行修正；同时判断获能体功率约束条件，对获能体的瞬时输出功率进行修正；
步骤(6)根据修正后的瞬时输出功率，评估每种形状对应的计算目标函数值，从中选出计算目标函数值最优的获能体形状为当前形状最优解；
步骤(7)判断迭代次数是否小于最大遗传代数，若为是，对当前种群进行选择、交叉与变异，得到下一代种群，回到步骤(2)，进行新一轮循环；若为否，优化过程结束，当前形状最优解即为最终的优化结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大海，谭铭，岑雨昊，司玉林，钱鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33