风电机组叶片气动噪声特性与降噪方法的仿真研究

摘要

风能具有随机性和波动性的特点，随着风力发电机组的大型化与风电场的大规模开发建设，人们逐渐开始关注其对环境的影响，风电机组叶片的气动噪声问题变的较为突出。风电机组产生的噪声问题已成为风电机组设计人员和制造商所面临的挑战。因此，分析风电机组叶片气动噪声产生的机理与分布特性以及叶片的降噪方法是一个重要课题，这可以为风电机组设计和制造提供可靠的数据支持，从而有助于风电机组降噪技术的研究。
　　首先，利用FLUENT模拟仿真S809翼型，分析翼型周围的静压、动压、流速、涡流和声场的特点。利用S809二维翼型分析其流场特性、声场特性以及气动噪声特性，分析得出在0°攻角的一倍弦长、二倍弦长位置处的声压指向性呈现四极子声源，其他攻角和位置下翼型声压呈现偶极子声源。同时分析了三个位置的噪声特性以及各个位置对总体噪声的声源贡献量，上下表面的噪声贡献量最大，尾缘处的噪声次之，前缘的噪声对整个翼型的噪声贡献量最小。
　　其次，通过对三种不同尾缘形状翼型段模型，在不同攻角下的流场分析、声场分析得出，锯齿型翼型在不同攻角下的噪声几乎比原型翼型噪声都低，说明锯齿型翼型具有较好的降噪效果。波浪型翼型在0°-11°时比原型翼型和锯齿型翼型噪声都小;在15°时，其噪声比原型模型、锯齿翼型模型噪声都大;在19°时，其噪声比原型模型噪声小，比锯齿翼型噪声大。说明在小攻角下锯齿和波浪型翼型具有较好的降噪效果，且波浪型翼型的效果更加，在大攻角时，锯齿翼型的降噪效果更好。

目录

声明

摘要

1．1 究背景与意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 降噪的方法

1．3 论文主要研究内容

第2章 气动噪声的数值模拟方法

2．1 声学基本知识

2．1．1 噪声度量

2．1．2 声强级、声压级和声功率级

2．1．3 声强级和声压级的关系

2．1．4 声波的叠加

2．2 声学类比方程

2．2．1 Lighthill方程

2．2．2 Curle方程

2．2．3 FW-H方程

2．3 湍流模拟方法

2．3．1 DES(分离涡模拟)

2．3．2 LES(大涡模拟)

第3章 翼型气动噪声特性分析

3．1 模型设置

3．1．1 流场设置

3．1．2 声场设置

3．1．3 流场分析

3．2 翼型气动噪声分析

3．2．1 DES模型

3．2．2 LES模型

3．3 声压指向性分析

3．3．1 DES模型

3．3．2 LES模型

3．4 声源贡献量分析

3．4．1 DES模型

3．4．2 LES模型

3．5 本章小结

第4章 降噪方法研究

4．1 气动噪声数值模拟

4．2 声场分析

4．2．1 频谱分析

4．2．2 不同位置处的声压

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢