针对仿生锯齿尾缘的降噪特性,将其应用到以NACA65-010叶型为原型通过加弯技术设计出的小型轴流风机上,通过风洞实验对比分析原型风机、传统锯齿尾缘风机与倾斜锯齿尾缘风机的气动特性,并在半消声室里通过Brüel&Kj?r手持式声强分析仪测量3种尾缘结构的风机噪声特性,研究倾斜角对风机尾缘噪声的影响。结果表明:在1 800 r/min转速下,倾斜锯齿尾缘风机在全流量范围内可使风机噪声下降1.15~2.38 dB,比传统锯齿尾缘风机降噪效果好,其中倾斜角φ=30°时降噪效果最佳,风机的比A声级下降1.87 dB;锯齿尾缘风机全压均有所下降,最高降低了8.3%。

飞机/发动机噪声控制技术是目前绿色航空概念的主要目标之一,也是航空领域大国间竞争的关键技术。经过半个多世纪气动声学理论和飞机/发动机噪声控制技术研究后,进一步降低飞机噪声遇到了技术瓶颈。湍流宽频噪声由于其物理机制的复杂性、流动过程的无法避免性和在飞机/发动机流场中存在的普遍性,已成为当前气动噪声控制的难点和重点。以"师法自然"为核心的仿生学气动噪声控制,得到了前所未有的重视和研究,为气动噪声控制提供了新的思想,并构成了气动噪声控制的新方向。以飞机/发动机湍流宽频噪声控制为对象,首先回顾了仿生学气动噪声控制技术的研究历史,并详细介绍了机翼/叶片尾缘和前缘的仿生学降噪研究现状和发展动态,分析了目前仿生学气动噪声控制理论和技术的主要问题及未来的研究重点和发展方向。

随着我国风电场建设由三北地区向西南山区、沿海等地区转移,同时风力机的风轮直径已经突破200米,风力机的噪声问题越来越严重。锯齿尾缘是目前最常用的风电叶片被动降噪附件,但也导致风电机组气动性能和载荷发生变化。在扬州大学低速风洞开展了翼型升力、阻力、表面压力分布等风洞试验研究,验证了不同锯齿尾缘对翼型气动性能的影响。采用大型风力发电机组设计与分析软件BLADED进行仿真模拟,探讨了锯齿尾缘对风电机组气动性能的影响,评估了锯齿对叶根稳态载荷的影响。结果表明,锯齿尾缘会提高风电机组气动性能,也会增大叶根稳态载荷。

风电机组装机日益增加,风机安装位置日益靠近居民区,风机运行产生的噪声问题日益凸显,风机降噪技术逐步受到重视。改变风机叶片的尾缘结构是一种有效降低风机噪声的技术,文章以加装锯齿尾缘的风机为研究对象,通过GB/T 22516《风力发电机组噪声测量方法》规定的测试方法,测定了加装锯齿前后的风机运行噪声,并分析了风机噪声的频谱特性。结果表明,加装的锯齿结构在不同风速下均具有降噪效果,8 m/s风速下的降噪效果为4.7 dB(A)。此外,该锯齿结构在中低频段降噪效果较好,其中在250 Hz频率降噪5.5 dB(A),高频段噪声略有升高。

以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用大涡模拟和FW-H声学模型对锯齿尾缘动叶风机进行了数值模拟,探讨了不同锯齿长度的尾缘对风机气动噪声、压强脉动及性能的影响,并分析了其流场特征和降噪机理。结果表明:锯齿尾缘可明显降低风机的中低频段噪声和流道中气流的压强脉动强度,锯齿长度越大,其影响越明显;锯齿尾缘增强了尾流区的流动掺混,改变了动叶尾缘脱落涡结构,形成了2层整齐的"梳状"流向对涡,由此降低了风机的气动噪声;模型A、模型B和模型C均可以在设计流量或小流量下提高风机效率,以模型A提升最明显,但在大流量下性能均低于原风机。