针对占我国面积近50%地区的风能可利用区,只有发展新型适合低风速地区的风力发电技术,才能更加高效地开发利用这些广袤地域的风能,风力发电机中最重要的结构部件则是叶片,因此叶片的结构设计在风力发电技术中显得尤为关键。基于目前我国风力发电技术的初步发展和未来的良好前景,分析国内外风力发电的现状、风力机简介、风机叶片设计的空气动力学理论、风机叶片翼型及气动系数等理论体系和计算方法,进而提出风力机叶片的优化设计。

针对复杂构形的复合材料风力机叶片内部结构采用新设计的2MW风力机叶片基于等代设计法对其进行复合材料初始铺层设计;建立完整的叶片有限元参数化模型;基于修正的动量叶素理论提出一种适用于叶片结构设计与优化的新的流固耦合方法;建立叶片优化数学模型以叶片质量最小为优化目标以层合板厚度、主梁位置等作为优化设计变量采用粒子群算法与有限元法结合的策略对复合材料风力机叶片进行优化设计.优化结果表明相比初始叶片优化后的叶片质量有了较大的减少而且以优化设计方案二（叶片主梁位置可变作为优化设计变量之一）的结果尤为明显.该研究对于风力机叶片结构设计及优化具有重要的指导意义使风力机翼型、叶片及结构参数化一体化设计成为可能.