風(fēng)力機(jī)葉片氣動噪聲特征及降噪方法研究.pdf

1、為了保障國家能源安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)社會和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，近年來我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。受電網(wǎng)“消納”能力的限制，目前我國風(fēng)電應(yīng)用正在向沿海和中部風(fēng)資源相對豐富、經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)擴(kuò)張，但由于沿海和中部地區(qū)人口比較稠密，風(fēng)力機(jī)在運行時產(chǎn)生的氣動噪聲會對風(fēng)電場附近居民的生活造成影響，風(fēng)力機(jī)葉片氣動噪聲問題已開始引起研究者的關(guān)注。
　　本文運用FLUENT軟件，對某2MW機(jī)型風(fēng)力機(jī)葉片的空氣速度場和壓力場進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)合氣動聲學(xué)

2、理論對風(fēng)力機(jī)葉片的氣動噪聲進(jìn)行預(yù)測，通過單參數(shù)影響法，逐一分析了來流速度、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和槳距角等運行參數(shù)對風(fēng)力機(jī)葉片氣動噪聲的影響。研究結(jié)果表明：
　?。?）額定工況下，風(fēng)力機(jī)葉片表面氣流速度分布呈現(xiàn)出從葉跟到葉尖逐漸增大的特征，并在葉尖達(dá)到速度最大值；風(fēng)力機(jī)葉片表面的壓力變化梯度呈現(xiàn)出從葉片前緣向后緣逐漸增加的特征，風(fēng)力機(jī)葉片表面靜壓和總壓變化較劇烈，靜壓脈動是產(chǎn)生氣動噪聲的主要因素；隨著各個監(jiān)測點距離風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面距離的增加，各個監(jiān)

3、測點的噪聲聲壓級均隨之減小，且沿旋轉(zhuǎn)軸（Y正方向）上的衰減幅度越來越小，甚至趨于平緩，在平行于Y軸方向上靠近葉尖區(qū)域的輻射噪聲較大，衰減的幅度也很大。
　　（2）風(fēng)力機(jī)葉片表面氣流速度、風(fēng)力機(jī)葉片表面壓力均隨著來流速度、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的增大而增大，且風(fēng)輪轉(zhuǎn)速對風(fēng)力機(jī)葉片表面氣流速度和表面壓力影響較大。動壓脈動變化較劇烈的區(qū)域，隨著風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏離額定轉(zhuǎn)速的增加，從葉尖部分向葉片弦長最大位置移動；隨著來流風(fēng)速的增加從葉片弦長最大位置向葉尖部分

4、移動；葉片槳距角在0°～10°范圍內(nèi)變化時，風(fēng)力機(jī)葉片表面氣流速度、表面壓力均隨葉片槳距角的增大而增大，但變化幅度較小，說明葉片槳距角對風(fēng)力機(jī)葉片空氣流場的影響較小。當(dāng)葉片槳距角增加到15°時，風(fēng)力機(jī)葉片表面氣流速度、風(fēng)力機(jī)風(fēng)葉片表面壓力均略有降低；來流速度、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和葉片槳距角改變時，各個監(jiān)測點的噪聲聲壓級變化趨勢與額定工況下基本一致，且風(fēng)輪轉(zhuǎn)速對噪聲聲壓級的影響較大。
　　本文基于以上分析，提出了降低風(fēng)力機(jī)葉片運行時的氣動噪聲

5、的幾種方法：
　?。?）適當(dāng)降低風(fēng)力機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速，可以有效降低風(fēng)力機(jī)葉片表面的氣壓值，從而降低其氣動噪聲，尤其是風(fēng)力機(jī)葉片后緣噪聲；研究表明，對于所研究的2MW機(jī)型，轉(zhuǎn)速從額定轉(zhuǎn)速減小1rpm，氣動噪聲總聲壓級可降低1～2dB。
　?。?）適當(dāng)降低風(fēng)力機(jī)葉片在額定風(fēng)速時的葉片槳距角，可以有效降低風(fēng)力機(jī)葉片的氣動噪聲。
　　本文通過對風(fēng)力機(jī)葉片速度場、壓力場的模擬和聲場的預(yù)測，提出幾種降低風(fēng)力機(jī)葉片氣動噪聲的途徑，為降低